لماذا وكيف تنشأ الشخصية؟ دراسة تطور الفردية باستخدام الآلاف من ذباب الفاكهة

كدكتوراه. أيها الطالب، أردت أن أفهم تطور الفروق الفردية في سلوك ذبابة الفاكهة – وهي اللبنات الأساسية للشخصية. تضمنت تجاربي قياس كيفية تصرف الأشخاص الصغار في المتاهة.

لذلك، بدأ كل يوم في المختبر باستخدام فرشاة رسم رفيعة لرفع ذبابة فاكهة مخدرة ونقلها إلى متاهة بسيطة. بعد أن تستيقظ وتستكشف المتاهة، كنت أضع الذبابة – مع الحرص على عدم السماح لها بالهروب أثناء العبور – مرة أخرى في أنبوب حيث يمكنها أن تأكل وتتسكع بينما أقرر مصيرها.

كررت أنا وزملائي هذه العملية مرارًا وتكرارًا، وفي النهاية قمنا بقياس سلوك 900 ذبابة يوميًا.

لقد استمعت إلى عدد لا يحصى من المدونات الصوتية والكتب الصوتية على مدار عدة أيام حيث قمت بتحريك الكثير من الذباب يدويًا وتتبع هوياتهم الفردية، لكن لم تكن هذه هي الطريقة التي خططت بها في الأصل لهذه التجربة. لقد كنت متحمسًا للعمل مع MAPLE، روبوت مختبري، لأتمتة الخطوات الأولى والأخيرة من العملية. كان فريق MAPLE يمسك بالذباب الفردي، وينقلهم بأمان إلى متاهاتهم الصغيرة، ثم يتراجعون بعد أن قمت بقياس سلوكياتهم.

لقد كنت أحاول منذ أشهر تعديل كود MAPLE. وأخيراً تمكنت من تشغيله بسلاسة – ثم في اليوم الأول من تجربتي التي استمرت 500 يوم، لم يعمل MAPLE.

بعد قليل من الذعر، والكثير من التنفس العميق، قررت المضي قدمًا دون مساعدة الروبوت. كان رفض شركة MAPLE للتعاون هو أول العقبات العديدة التي واجهتها أثناء استمراري في تجربتي طوال العام ونصف العام التاليين. خلال هذا الوقت، تعلمت الكثير عن العناصر الأساسية للشخصية – بالإضافة إلى تحديات إجراء البحث العلمي وكيفية التغلب عليها.

الحيوانات لديها شخصيات

باعتباري عالمة أحياء تطورية تدرس السلوك الحيواني، أنا منبهر بأنه لا يوجد شخصان متماثلان تمامًا. فكر في أصدقاء الحيوانات في حياتك – تتمتع القطط والكلاب بشخصيات وخصوصيات فريدة، سواء كان ذلك طعامًا محددًا يكرهونه أو طريقة معينة يحبونها في القيلولة.

تتمتع كل الحيوانات ــ من أصغر الدودة إلى أكبر الحوت ــ بشخصيات: تفضيلات سلوكية فردية تظل مستقرة إلى حد ما طوال حياتها. في ذبابة الفاكهة ميلانوجاسترمثل ذباب الفاكهة الذي عملت معه، كانت الفردية واضحة في السلوكيات الثنائية البسيطة. يُظهر الذباب الفردي تفضيلًا للتحول إلى اليسار أو اليمين، واختيار بيئة حارة أو باردة، ويفضل المناطق ذات الإضاءة الساطعة أو الظل، والعديد من الخصائص الأخرى.

تؤثر الطبيعة والتنشئة على شخصية الحيوان. يمكن أن تلعب البيئة أثناء التطوير دورًا حاسمًا في بعض الحالات. وفي حالات أخرى، يمكن للجينات الموروثة من الوالدين أن تحرك التفضيلات. في مجموعات معينة من ذباب الفاكهة، على سبيل المثال، الآباء الذين يحبون درجات الحرارة الساخنة يزيدون من فرص تفضيل ذريتهم لدرجات الحرارة المرتفعة.

ومن الممكن أيضًا أن تؤثر الجينات على مدى اختلاف الأفراد عن بعضهم البعض. على سبيل المثال، يمكن لمجموعات معينة من الجينات أن تجعل ذبابة الفاكهة الفردية لديها تفضيلات مختلفة لدرجات الحرارة على نطاق واسع، حيث يحب البعض درجات الحرارة الباردة والبعض الآخر يفضلها دافئة. تحدد هذه الجينات مدى اتساع نطاق درجات الحرارة التي يتم استخلاص تفضيلات الفرد منها.

لقد وجد العلماء جينات تؤثر على تنوع السمات في العديد من الحيوانات والنباتات، لذا يبدو أن التطور قد أبقى عليها لسبب ما. ولكن ما فائدة الجين الذي يجعل الأفراد داخل المجموعة مختلفين عن بعضهم البعض؟

فوائد الاختلاف

تشير نظرية تطورية تسمى تحوط الرهان إلى أنه في بيئة لا يمكن التنبؤ بها، قد يكون وجود خيارات أقل خطورة. عندما تكون الظروف متقلبة، لا يوجد سلوك واحد يناسب البيئة بشكل أفضل. يمكن للجينات المؤثرة على التباين أن تكون متكيفة في هذه الحالة.

خذ تفضيلات درجة الحرارة، على سبيل المثال.

تخيل أن الكائن الحي يمكن أن يكون لديه إما جين تقلب درجات الحرارة المنخفضة، والذي سأسميه منخفض التباين، أو جين تقلب درجات الحرارة المرتفعة، ارتفاع فار. تتمتع الحيوانات ذات الجين المنخفض بتفضيلات مماثلة لدرجات الحرارة ويمكنها جميعًا البقاء على قيد الحياة والتكاثر عندما تتمتع البيئة بدرجات حرارة متوسطة مستقرة. نسبيًا، تتمتع الحيوانات ذات درجات الحرارة المرتفعة بتفضيلات درجات حرارة مختلفة تمامًا عن بعضها البعض.

عندما تتمتع البيئة بدرجات حرارة متوسطة ومستقرة، فإن تفضيل بعض الحيوانات ذات الجين العالي var قد يكون مناسبًا للظروف. سيكونون قادرين على التكاثر، لكن العديد من الأفراد الآخرين ذوي المستوى العالي قد لا يكونون كذلك.

ومع ذلك، إذا تقلبت درجات الحرارة بشكل غير متوقع، حيث انخفضت إلى أقل من المتوسط ​​أو أعلى منه، فإن جميع الحيوانات ذات المعدل المنخفض ستكون غير صالحة وغير قادرة على نقل جيناتها. سوف ينهار عدد السكان المنخفضين تمامًا.

في المجموعة ذات درجة الحرارة المرتفعة، بغض النظر عن كيفية تقلب البيئة، سيكون هناك بعض الأفراد الذين لديهم تفضيلات معينة لدرجة الحرارة تجعلهم قادرين على البقاء والتكاثر وتمرير جينة الطبقة العالية.

إن المنافسة الكامنة وراء التطور هي معركة تنتصر فيها الجينات وتكون قادرة على الاستمرار مع مرور الوقت. في البيئات المتقلبة، يكون للجين الذي يجعل الأفراد متغيرين عبر سمة معينة، مثل تفضيل درجة الحرارة، فرصة أفضل للاستمرار على المدى الطويل. وبالتالي فإن السكان الذين لديهم هذه الأنواع من جينات التحوط يمكن أن يكون لديهم فرصة أكبر للبقاء على قيد الحياة في بيئات لا يمكن التنبؤ بها.

كيف يمكن للتطور أن يشكل هذا التنوع، وما هي أنواع الجينات المعنية؟ للإجابة على هذا السؤال، لجأت إلى الانتقاء الاصطناعي. تشبه هذه العملية الطريقة التي قام بها البشر بتدجين النباتات والحيوانات لآلاف السنين. يقوم المجرب بفحص الأفراد من مجموعة سكانية بحثًا عن سمة مثيرة للاهتمام، ولا يُسمح إلا لأولئك الذين يستوفون حدًا معينًا بالتكاثر لإنشاء الجيل التالي. فبدلاً من أن تقرر الطبيعة من سينجو، يختار الباحث.

التباين في السلوك يستجيب للتطور

لتطوير التباين العالي، اخترت سلوكًا بسيطًا: انحياز الدوران. عندما يُتاح له خيار الانعطاف إلى اليسار أو اليمين في متاهة على شكل حرف Y، يختار بعض الذباب دائمًا اليسار، والبعض الآخر يختار دائمًا اليمين، والبعض الآخر يختار اليسار أحيانًا واليمين أحيانًا. تظل هذه التفضيلات ثابتة طوال حياتهم، وتلعب خلفيتهم الجينية دورًا في تحديدها.

على الرغم من أن انحياز الانعطاف المحدد ليس موروثًا – فالأم التي تنعطف يسارًا والأب الذي يتجه يسارًا لا ينجبان بالضرورة أطفالًا يسارًا – إلا أن التباين بدوره يمكن أن يتأثر بالجينات. يمكن اعتبار إمكانية التباين هذه بمثابة “شخصية” الذبابة – سواء كان ذلك تفضيلًا قويًا لاتجاه واحد أو نهج أكثر مرونة.

على مدار 21 جيلًا، استخدمت الفيديو ونوعًا من الذكاء الاصطناعي يسمى رؤية الكمبيوتر لتتبع آلاف الذباب. ركزت على الأشقاء الذين لديهم أم. إذا قامت مجموعة من الأشقاء باختيارات أدوار متشابهة جدًا، فمن المحتمل أن يكون لديهم جينات منخفضة التباين. إذا كانت مجموعة من الأشقاء مختلطة من حيث مدى انحيازهم للتحول إلى اليسار أو اليمين، فمن المحتمل أن نسبهم كان لديه جين عالي التباين.

وكانت الخطوة التالية هي الاختيار الاصطناعي. سأختار العائلات التي من المرجح أن تمتلك جينات عالية التباين للتزاوج وإنتاج الجيل التالي.

في نهاية تجربتي، قمت بتطوير مجموعات سكانية ذات مستويات عالية جدًا من تقلب الانحياز. أظهرت النتائج التي توصلت إليها أن التباين في السمات وزيادة الفردية في السلوكيات يمكن أن يتطور استجابة للاختيار، وبالتأكيد في المختبر، وربما أيضًا في الطبيعة.

الآن، أنا أعمل على معرفة ما حدث لجيناتهم مع تطور الذباب، وكيف تغيرت أجسادهم وأدمغتهم عندما أجبرتهم على هذا المسار التطوري.

خلق عالم يهيمن فيه التحوط على الرهان

لقد عرفت الآن أن زيادة الفردية السلوكية يمكن أن تتطور. وهذا يعني أن الذباب يمكن أن يطور شخصيات مختلفة مدفوعة بالاختيار. هل يمكنني إعادة خلق الظروف البيئية في المختبر التي من شأنها أن تؤدي إلى هذا التطور في الطبيعة؟

ذباب الفاكهة من الكائنات خارجية الحرارة، مما يعني أنها تحتاج إلى الحصول على الحرارة من مصادر خارجية. ويضمن تفضيلهم لدرجة الحرارة العثور على بيئة مناسبة للعيش ووضع البيض فيها. وفي عالم يتسم بعدم القدرة على التنبؤ بدرجات الحرارة بشكل متزايد، قد تتطور استراتيجيات التحوط مع تكيف الحيوانات.

واستنادا إلى نظرية تحوط الرهان، افترضت أن التطور في بيئة حرارية لا يمكن التنبؤ بها في المختبر، مع تقلب درجات الحرارة على مر الأجيال، من شأنه أن يؤدي إلى تطور تقلب أعلى في تفضيلات درجات الحرارة.

ومع أخذ ذلك في الاعتبار، بدأت أنا وزملائي في المختبر في إنشاء منازل للذباب حيث يمكننا التحكم في درجات حرارة المناطق المختلفة وتغييرها بمرور الوقت. ولسوء الحظ، أوقف الوقت والخدمات اللوجستية هذه التجربة، وهي الآن في المخزن. وآمل أن أواصل هذا العمل يوما ما.

علمتني تجارب الذبابة الكثير عن كيفية تطور سلوك الحيوان، وأيضًا الكثير عن عملية إجراء الأبحاث. كان هناك ثوابتان – أولاً، في بعض الأحيان لا تسير الأمور على ما يرام، ولا بأس بذلك. وثانيًا، بغض النظر عن التحديات – بما في ذلك الروبوتات المعطلة، وساعات العمل الطويلة والتجارب المتوقفة مؤقتًا – أريد الاستمرار في استكشاف كيف يمكن للتطور أن يشكل الشخصية بينما تتكيف الحيوانات مع البيئات المتغيرة.

تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: شرادها لال، جامعة هارفارد

اقرأ المزيد:

كانت شرادها لال تابعة لـ The Conversation US كزميلة في علوم الإعلام الجماهيري في AAAS لصيف 2025.