التواصل الحيوي (العلوم)

في دراسة العلوم البيولوجية ، يُعرَّف التواصل الحيوي بأنه أي نوع محدد من التواصل داخل النوع الواحد (داخل النوع الواحد) أو بين أنواع مختلفة ( ^بين الأنواع ) من النباتات والحيوانات والفطريات [ 1 ^{] [ 2 ] والبروتوزوا} والكائنات الدقيقة . [ ^{3 ] ويعني} التواصل التفاعلات التي تتم بوساطة الإشارات وفقًا لثلاثة مستويات من القواعد ( النحوية ، والتداولية، والدلالية ) . وتكون الإشارات في معظم الحالات جزيئات كيميائية ( مواد كيميائية شبهية )، ^{[ 4 ]} ولكنها قد تكون أيضًا لمسية، أو بصرية وسمعية كما هو الحال في الحيوانات . وقد يشمل التواصل الحيوي لدى الحيوانات إصدار الأصوات (كما هو الحال بين أنواع الطيور المتنافسة)، أو إنتاج الفيرومونات (كما هو الحال بين أنواع مختلفة من الحشرات)، ^{[ 5 ]} والإشارات الكيميائية بين النباتات والحيوانات (كما هو الحال في إنتاج التانين الذي تستخدمه النباتات الوعائية لتحذير الحشرات)، والتواصل الكيميائي بين النباتات ^{[ 6 ] [ 7 ]} وداخل النباتات. ^{[ 8 ]}

تُظهر دراسة التواصل الحيوي للفطريات أن تواصل الخيوط الفطرية يدمج التفاعلات بين الأنواع المختلفة، والتي تتم بوساطة الإشارات، بين الكائنات الفطرية وبكتيريا التربة وخلايا جذور النباتات، والتي بدونها لا يمكن تنظيم تغذية النبات. ^{[ 9 ]} وتُحدد دراسة التواصل الحيوي للهدبيات المستويات والأنماط المختلفة للتواصل في هذه الكائنات حقيقية النواة وحيدة الخلية . ^{[ 10 ]} وتُمثل دراسة التواصل الحيوي للعتائق مستويات رئيسية من التفاعلات التي تتم بوساطة الإشارات في أقدم الكائنات عديمة النواة تطوريًا . ^{[ 11 ]} وتُظهر دراسة التواصل الحيوي للفيروسات أن أكثر الكائنات الحية وفرةً على هذا الكوكب تُنسق وتُنظم نفسها من خلال التفاعلات التي تتم بوساطة الإشارات. ^{[ 12 ]} ويُعد التواصل الحيوي أداةً أساسيةً لتنسيق سلوك أنواع الخلايا المختلفة في الجهاز المناعي . ^{[ 13 ]}

يمكن اعتبار نظرية التواصل الحيوي فرعًا من علم الإشارات الحيوية . فبينما يدرس علم الإشارات الحيوية إنتاج الإشارات والرموز وتفسيرها ، تبحث نظرية التواصل الحيوي في التفاعلات الملموسة داخل الخلايا والأنسجة والأعضاء والكائنات الحية وفيما بينها، والتي تتوسطها الإشارات. وبناءً على ذلك، يتم التمييز بين الجوانب النحوية والدلالية والتداولية لعمليات التواصل الحيوي. ^{[ 14 ]} ويُعتبر التواصل الحيوي الخاص بالحيوانات ( التواصل الحيواني ) فرعًا من علم الإشارات الحيوانية . ^{[ 15 ]} ويمكن اعتبار الدراسة السيميائية لعلم الوراثة الجزيئية دراسةً للتواصل الحيوي في أبسط مستوياته. ^{[ 16 ]}

يُعدّ تفسير المؤثرات البيئية جزءًا أساسيًا من حياة أي كائن حي. ^{[ 17 ]} تشمل العوامل غير الحية التي يجب على الكائن الحي تفسيرها المناخ (الطقس، درجة الحرارة، هطول الأمطار)، والجيولوجيا (الصخور، نوع التربة )، والجغرافيا (موقع المجتمعات النباتية، والتعرض للعوامل الجوية، وموقع مصادر الغذاء والماء بالنسبة لمواقع المأوى). ^{[ 18 ]}

تهاجر الطيور، على سبيل المثال، مسترشدةً بمؤشرات مثل تغيرات الطقس أو طول النهار الموسمي . كما تهاجر من المناطق ذات الموارد المنخفضة أو المتناقصة إلى المناطق ذات الموارد الوفيرة أو المتزايدة، وغالبًا ما تكون هذه الموارد هي الغذاء أو مواقع التعشيش. تميل الطيور التي تعشش في نصف الكرة الشمالي إلى الهجرة شمالًا في الربيع نظرًا لزيادة أعداد الحشرات، ونمو النباتات، ووفرة مواقع التعشيش. أما في الشتاء، فتهاجر الطيور جنوبًا ليس فقط هربًا من البرد، بل أيضًا بحثًا عن مصدر غذاء مستدام. ^{[ 19 ]}

تزهر بعض النباتات وتحاول التكاثر عندما تستشعر قصر الأيام. إذا لم تتمكن من الإخصاب قبل تغير الفصول وماتت، فإنها لا تنقل جيناتها. إن قدرتها على إدراك تغير العوامل غير الحيوية تُمكّنها من ضمان التكاثر. ^{[ 20 ]}

التواصل بين الكائنات الحية هو تفاعل كائنات من أنواع مختلفة. في علم الأحياء ، تُعرف العلاقات التي تتشكل بين الأنواع المختلفة بالتكافل . تتخذ هذه العلاقات شكلين رئيسيين: التبادل المنفعي والتطفل . في العلاقات التبادلية المنفعية ، يستفيد كلا النوعين من تفاعلهما. على سبيل المثال، تتجمع أسماك الدليل حول أسماك القرش والشفنين والسلاحف البحرية لتتغذى على الطفيليات المختلفة الموجودة على سطحها. تحصل الأسماك على الغذاء من خلال ملاحقة أسماك القرش، وتحصل أسماك القرش في المقابل على تنظيف. ^{[ 21 ]}

العلاقات التطفلية هي علاقات يستفيد فيها كائن حي من كائن حي آخر على حسابه. على سبيل المثال، لكي ينمو نبات الدبق ، يجب أن يمتص الماء والمغذيات من شجرة أو شجيرة.

لا يقتصر التواصل بين الأنواع على تأمين الغذاء فحسب، بل تعتمد العديد من الأزهار على النحل لنشر حبوب اللقاح وتسهيل تكاثرها. ولتحقيق ذلك، طورت العديد من الأزهار بتلات زاهية وجذابة ورحيقًا حلوًا لجذب النحل. في دراسة أجريت عام 2010، بحث باحثون في جامعة بوينس آيرس العلاقة المحتملة بين التألق الضوئي وجذب النحل. وخلصت الدراسة إلى أن الضوء المنعكس كان أكثر أهمية بكثير من التألق الضوئي في جذب الملقحات . ^{[ 22 ]}

إن التواصل مع الأنواع الأخرى يسمح للكائنات الحية بتكوين علاقات مفيدة في البقاء، وكل هذه العلاقات تستند إلى شكل من أشكال التواصل بين الكائنات الحية.

التواصل بين الكائنات الحية هو التواصل بين الكائنات الحية من نفس النوع مثل البكتيريا ^{[ 23 ]} ( من نفس النوع ). يشمل التواصل بين الكائنات الحية الكلام البشري، وهو أمر أساسي للحفاظ على البنى الاجتماعية .

تتواصل الدلافين فيما بينها بعدة طرق، منها إصدار الأصوات، والتواصل الجسدي، ولغة الجسد . تتواصل الدلافين صوتيًا عبر نقرات وصفير خاص بكل دلفين. ^{[ 24 ]} يساعد الصفير في تحديد موقع الدلافين الأخرى. فعلى سبيل المثال، إذا فقدت الأم صغيرها، أو إذا لم يتمكن دلفينان مألوفان من العثور على بعضهما، فإن صفيرهما يساعدهما على العودة إلى المجموعة. ويمكن استخدام لغة الجسد للإشارة إلى أمور عديدة، مثل وجود مفترس قريب، أو للإشارة إلى وجود طعام، أو لإظهار جاذبيتها لجذب شريك للتزاوج، وغير ذلك الكثير. ^{[ 25 ]}

مع ذلك، لا تقتصر وسائل التواصل بين الثدييات ، كالدلافين والبشر، على نوع واحد. فالطاووس ينشر ريشه للتعبير عن تحذير بشأن منطقته . والنحل يُخبر باقي النحل بالعثور على الرحيق من خلال رقصة عند عودته إلى الخلية. وقد نال كارل فون فريش جائزة نوبل عام ١٩٧٣ لاكتشافه لغة النحل. ^{[ ٢٦ ]} وقد تُحرّك الغزلان ذيولها لتحذير غيرها في مسارها من اقتراب الخطر. ^{[ ٢٧ ]}

التواصل الجنسي هو استخدام إشارات التواصل الحيوي لتسهيل التفاعل الجنسي. ويبدو أن للتواصل الجنسي ثلاثة جوانب مختلفة. ^{[ 28 ]} (1) أولًا، تُستخدم الإشارات لتسهيل التفاعل الجنسي بين الأفراد. (2) ثانيًا، تُستخدم الإشارات لتسهيل التزاوج الخارجي وتقليل التزاوج الداخلي . (3) ثالثًا، تُستخدم الإشارات لتسهيل الانتقاء الجنسي بين الشركاء المحتملين. وقد اقتُرح ^{[ 28 ]} أن هذه الجوانب الثلاثة للتواصل الجنسي تُعزز على التوالي إصلاح تلف الحمض النووي في الجينومات الموروثة للذرية، وإخفاء الطفرات في جينومات الذرية، والانتقاء بناءً على اللياقة الجينية في شريك التزاوج. وقد وُصفت أمثلة على التواصل الجنسي في البكتيريا والفطريات ^{[ 29 ]} ، والطلائعيات ، والحشرات ، والنباتات ، والفقاريات . ^{[ 28 ]}

لا يقتصر التواصل داخل الكائن الحي على تبادل المعلومات فحسب، بل يشمل أيضًا التفاعل الملموس بين خلايا الكائن الحي وداخلها، والذي يتم بوساطة إشارات. وقد يكون هذا التفاعل على المستوى الخلوي أو الجزيئي . وتُعد قدرة الكائن الحي على تفسير معلوماته الحيوية بالغة الأهمية. فإذا تعرض الكائن الحي لإصابة أو مرض أو اضطر إلى الاستجابة لخطر ما، فإنه يحتاج إلى القدرة على معالجة تلك المعلومات الفيزيولوجية وتكييف سلوكه.

فعلى سبيل المثال، عندما يبدأ جسم الإنسان في ارتفاع درجة حرارته، تقوم غدد متخصصة بإفراز العرق ، الذي يمتص الحرارة ثم يتبخر .

يُعدّ هذا التواصل ضروريًا لبقاء العديد من الكائنات الحية، بما فيها النباتات. تفتقر النباتات إلى جهاز عصبي مركزي، لذا فهي تعتمد على نظام لا مركزي من الرسائل الكيميائية. وهذا ما يسمح لها بالنمو استجابةً لعوامل مثل الرياح والضوء وبنية النبات . وباستخدام هذه الرسائل الكيميائية، تستطيع النباتات التفاعل مع البيئة وتقييم نمط النمو الأمثل. ^{[ 30 ]} وباختصار، تنمو النباتات لتحسين كفاءتها الأيضية .

يعتمد البشر أيضًا على النواقل الكيميائية للبقاء على قيد الحياة. الإبينفرين ، المعروف أيضًا بالأدرينالين، هو هرمون يُفرز في أوقات التوتر الشديد. يرتبط هذا الهرمون بمستقبلات على سطح الخلايا، وينشط مسارًا يُغير بنية الجلوكوز ، مما يؤدي إلى ارتفاع سريع في مستوى السكر في الدم . كما يُنشط الأدرينالين الجهاز العصبي المركزي، فيزيد من معدل ضربات القلب والتنفس ، مما يُهيئ العضلات لاستجابة الجسم الطبيعية للقتال أو الهروب . ^{[ 31 ]}

تعتمد الكائنات الحية على العديد من وسائل التواصل الداخلي المختلفة. سواء كان ذلك من خلال الوصلات العصبية أو الرسائل الكيميائية (بما في ذلك الهرمونات)، فقد تطور التواصل الحيوي داخل الكائن الحي للاستجابة للتهديدات، والحفاظ على التوازن الداخلي ، وضمان البقاء الذاتي.

يُصنّف سوبهاش كاك اللغةَ باعتبارها اتصالاتٍ حيويةً على أنها تدرجٌ من ثلاثة مستوياتٍ من التعقيد: الترابطية، وإعادة التنظيم، والكمية (ماذا تعني الكمية؟). اللغة الترابطية هي الأبسط، وهي عبارة عن تواصلٍ بسيطٍ يعتمد على إشارات الاستجابة، مثل آثار الفيرومونات لدى الحشرات أو نداءات الإنذار لدى الطيور، ولا تتطلب مرونةً معرفية. أما اللغة إعادة التنظيم فهي الأكثر تطورًا، إذ تسمح بنقل معلوماتٍ تعتمد على الموقف، مثل رقصة النحل التي تدل على أماكن الطعام، أو نداءات الرئيسيات التي تتغير بناءً على متغيرات الموقف، مما يدل على قدرةٍ أكبر على التكيف وبنيةٍ نحويةٍ محتملة. أما اللغة الكمية (؟) فهي الأكثر تقدمًا وتأملًا، وترتبط بالتواصل المجرد، وربما الكمي (؟)، مع تعقيد اللغة البشرية في نقل المفاهيم المجردة والعواطف، وهو أفضل مثالٍ على ذلك، ولكن لم يُشرح كيف يمكن تطبيقها على الحيوانات الأخرى غير البشر. على عكس التواصل البيولوجي، لا تُطبَّق مفاهيم اللغة الكمومية على التفاعلات التي تتوسطها الإشارات في النباتات أو الفطريات أو الأوليات أو البكتيريا. يشير التسلسل الهرمي إلى أن تعقيد التواصل في تطور مستمر، على الرغم من أن خصائصه الكمومية وعلاقته بنظريات اللغة الرسمية، مثل تسلسل تشومسكي الهرمي، لا تزال موضع جدل بين العلماء. ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}