إبقاء رواد الفضاء فترة أطول في رحلاتهم مع هواء ماء أفضل

إبقاء-رواد-الفضاء-فترة-أطول-في-رحلاتهم-مع-هواء-ماء-أفضل

إبقاء رواد الفضاء فترة أطول في رحلاتهم مع هواء ماء أفضل

استخدام التبخر الكهرحراري هو بداية تقانة حديثة في مراقبة جودة مياه الشرب في رحلات الفضاء باستخدام مطيافية كروماتوغرافيا الغاز ذات الانتقال التفاضلي.

يوماً بعد يوم يصعد رواد الفضاء في مهمات ذات طموح متزايد وأمل أكبر باكتشاف الكون. هذه المهمات تفرض على العلماء العمل بجد للحفاظ عليهم أصحاء طوال فترات ابتعادهم عن الأرض. ولذلك لا يجوز التهاون في نقاء كل من ماء الشرب و الهواء، وليس من السهولة أن تحصل عليهما في مكان معزول وبعيد عن هذا الكوكب.

وجد الآن طرقة حديثة لمراقبة جودة الماء والهواء في مركبات الفضاء في الزمن الحقيقي أي لحظة بلحظة وبجهاز واحد وذلك وفق ورقة بحثية نشرت في مجلة الجمعية الكيميائية الأميركية للكيمياء التحليلية ACS journal Analytical Chemistry.

تعتمد الخيارات التقليدية الراهنة لفحص الملوثات الموجودة في الماء والهواء من أحياء دقيقة ومواد مشعة على جمع العينات وإرسالها ليتم تحليلها في الأرض. لكن في الرحلات الطويلة كرحلات طواقم محطة الفضاء الدولية International Space Station – ISS التي تناهز الستة أشهر، حيث ينتظر الطاقم العودة حتى يعرف نتائج تحاليل هذه العينات مما يشكل خطورة على سلامتهم، بالرغم من وجود معدات في محطة الفضاء الدولية لكشف بعض المواد الضارة في الوقت الحقيقي لكنها تبقى محدودة.

لذلك ابتكر مجموعة من علماء الكيمياء التحليلية بقيادة كل من فاكوندو م. فرنانديز Facundo M. Fernández وويليام ت. والاس William T. Wallace وزملائهم جهاز حساس و سريع لمراقبة الماء والهواء في الوقت الحقيقي. الجهاز هو عبارة عن تطوير لنوع من أجهزة مراقبة جودة الهواء ليقوم بمهمة إضافية في مراقبة جودة الماء في نفس الجهاز لكن مع توليف بسيط للتبديل بين العمليتين. يقوم الجهاز المخصص أصلاً لتحليل الهواء بتحليل الماء بما فيه من مكونات وملوثات عبر تبخير العينة المدخلة فيه لتتحول إلى غاز كي يتم تحليله كما يتم فحص الهواء وفق تقانة كروماتوغرافيا الغاز المعدلة لهذا الغرض الإضافي. كما أكد العلماء أنّ هذه التقانة ستدخل حيز التطبيق في الرحلات الفضائية القادمة وأيضاً في المناطق المعزولة في الأرض كالغواصات.

إنّ دخول مثل هذه التقانة حيز التطبيق، سوف يحافظ لعى رواد الفضاء بصحة أفضل ضمن رحلاتهم الطويلة.

مركبات النيونيكوتينويد تهدد النحل

مركبات-النيونيكوتينويد-تهدد-النحل

مركبات النيونيكوتينويد تهدد النحل

كان لانخفاض إنتاج عسل النحل مصدر قلق واضح على الصعيد العالمي خلال العقد الماضي. وتعتبر المبيدات الحشرية أحد أهم العوامل التي أدت إلى هذا الانخفاض ونتحدث هنا بشكل خاص عن مركبات النيونيكوتينويد (Neonicotinoids) حيث لوحظ انتقالها وتواجدها في الأنهار والجداول.

وقد نشرت دراسة في مجلة علوم البيئة التابعة للجمعية الكيميائية الأميركية ACS journal Environmental Science & Technology Letters مفادها: إنّ ضوء الشمس يمكن أن يلعب دوراً مهماً في تخفيض التلوث ولاسيما تأثيره الواضح على النيونيكوتينويد حيث استطاع – ضوء الشمس – أن يقلل منه بشكل كبير وخصوصاً في المياه السطحية.

تعمل المبيدات الحشرية المسمات بمركبات النيونيكوتينويد على حماية المحاصيل من الآفات الزراعية مثل الذباب الأبيض والخنافس والنمل الأبيض. لكنها تنجرف وتُغسل بشكل طبيعي نتيجة الأمطار أو نتيجة غسيل هذه النباتات إلى المياه السطحية والتربة في نهاية المطاف. وقد درست الكثير من الأبحاث التي تبين تأثير هذه المبيدات الحشرية على النحل، وقد شرح هذا التأثير البروفيسور (Wright) بقوله إنّ هذه المبيدات تلعب نفس الدور الذي يلعبه النيكوتين على الإنسان فهي تؤثر في خلايا الدماغ وتحثه على طلب المزيد منها وخصوصاً أنه ليس لهذه المركبات طعم يمكن تمييزه من قبل هذه الحشرات فترغب النحلة بأكل المزيد من رحيق الأزهار الملوثة بمركبات النيونيكوتينويد حتى تصل لتراكيز عالية في خلايا النحلة مما يؤدي إلى تسممها وموتها، وعرفت هذه الظاهرة باسم اضطراب انهيار مستعمرات النحل. لكن وفي نفس الوقت لم تستطع هذه الأبحاث فهم تأثير النيونيكوتينويد على البيئة وكيفية التخلص منه بعد استخدامه للحد من تأثيره على النحل.

عمل كل من تشارليز اس وونغ (Charles S. Wong) وزملائه على دراسة تأثير ضوء الشمس على هذا المبيد الحشري في المياه. وطبقت هذه الدراسة على خمسة مركبات للنيونيكوتينويدات في المياه تحت أشعة الشمس في ظروف محددة تحاكي الطبيعية.

ثلاثة أنواع من هذه المركبات تفككت وانخفض تركيزها بشكل كبير في غضون بضع دقائق أما الاثنين الباقيين فقد أخذت عملية تحطيمها بضعة أيام. ولوحظ أيضاً تأثير عمق المياه على عملية التحطم فالمياه التي يزيد عمقها عن ثلاثة إنشات يمكن أن تشكل درعاً واقياً لهذه المبيدات ولاسيما الثياميثوكسام (Thiamethoxam).

وفي النهاية خلص هؤلاء الباحثون إلى أنّ وجود المياه الضحلة في أماكن رش هذه المبيدات سيقلص بشكل كبير من تأثيرها على البيئة بشكل عام وعلى الحياة المائية والنحل بشكل خاص.

النيونيكوتينويدات: هي عبارة عن مركبات تنتمي إلى فئة المبيدات الحشرية ذات التأثير العصبي كما هو الحال في النيكوتين حيث ترتبط مع الأستيل كولين في الخلايا العصبية مما يزيد فيها حالات التنبيه العصبي، ذوابة في الماء، ووجد عدم سميتها على الثدييات ويوجد ثمانية أنواع معروفة لهذه المبيدات هي Acetamiprid, Thiamethoxam, Clothianidin, Imidacloprid, Nitenpyram, Thiacloprid, Nithiazine

من رقائق البطاطس الدهنية إلى الوقود الحيوي

من-رقائق-البطاطس-الدهنية-إلى-الوقود-الحيوي

من رقائق البطاطس الدهنية إلى الوقود الحيوي

قام عدد من الباحثين من الصين وسنغافورة بتطوير نظام حافز رخيص صديق للبيئة لتحويل الأحماض الدهنية إلى الوقود الذي لا يتطلب هيدروجين أو مذيب.

يصنع الوقود الحيوي الهيدروكربوني من نفايات الدهون والزيوت (مثل بقايا زيت الطعام)، والذي يمكن أن يقلل من احتياجنا إلى استخدام الوقود الحفري.

يتم تخليق الوقود الحيوي عند وضع الدهون تحت ظروف قاسية قلوية بالإضافة إلى توليد نفايات المذيبات ولكن هذا الأسلوب لا يزيل أوكسجين كافي لهذا لا تصلح هذه المنتجات مع محركات الديزيل، وهذه العملية لا تصلح مع الأحماض الدهنية كما أنها تكوّن الصابون وتلغي نشاط الحافز.

قام الآن كلاً من دينغ ما Ding Ma، من جامعة بكين، وننغ ين Ning Yan من جامعة سنغافورة الوطنية وبعض الزملاء باختبار سلسلة من النيكل الرخيص والمتاح تجارياً كعامل حفاز لنزع الأوكسجين من الأحماض الدهنية والشحوم من أقصر سلسلة هيدروكربونات في ظروف خاليه من المذيبات.

تعمل جسيمات النيكل النانوية مثل العوامل الحفازة التي يتم إنشاؤها أثناء عملية التفاعل وتستقر بالأحماض الدهنية وهي أكثر نشاطاً من محفزات النيكل التقليدية وتعمل على مجموعة متنوعة من الركائز.

ومع ذلك يجب التغلب علي العديد من القضايا التقنية قبل أن تكون هذه التكنولوجيا تجارية. علّق عالم الكيمياء الصناعية ومهندس التفاعلات ديمتري مورزن Dmitry Murzin في جامعة أبو اكاديمي Åbo Akademi في فنلندا “إنّ النتائج التي تم الإعلان عنها تلمح بأنه يمكن أن تحدث عملية نزع الأوكسجين المترتبط بالنيكل دون الهيدروجين،  ولكن التطبيق العملي يحتاج طريق طويل في المقابل”.

يقول Yan بأنه عن طريق تحليل اقتصادي أولي فإنّ الطريق الجديد سوف يمتلك تكاليف مماثلة من تكاليف الإنتاج بالمقارنة مع عمليه إنتاج وقود الديزيل الحيوي الحالية، ولكن الاستثمارات الرأسمالية لبناء مصنع سيكون أقل بكثير. ويعلق أيضاً خبير في تحويل الكتله الحيوية جينتشو تشن Jinzhu Chen من معهد قوانغشتو الصيني Guangzhou Institute of Energy Conversion بأنّ العمل يوضح النظام التحفيزي الذي يعد أكثر بساطة وأقل تكلفة مما كان يعتقد سابقاً مما يزيد القدرة التنفاسية لهذا الطريق.

صنع الملابس من الجيلاتين يقلل من النفايات الزراعية

صنع-الملابس-من-الجيلاتين-يقلل-من-النفايات-الزراعية

صنع الملابس من الجيلاتين يقلل من النفايات الزراعية

من لزوجة الدببة إلى حريرية الموسية (وهي نوع من أنواع الحلوى)، يعتبر الجيلاتين عنصر أساسي لصنع بعض الحلويات المفضلة لدينا.  يستكشف العلماء الآن استخدام آخر للعنصر الغذائي الشائع: غزله إلى خيوط لصنع الملابس. ولأنّ الجيلاتين يأتي من الماشية، فإنّ التقنية الجديدة توفر استخدام إضافي للبقايا الزراعية. تم نشر الورقة البحثية في مجلة الجمعية الأميركية للجزئيات الحيوية الكبيرة ACS journal Biomacromolecules.

بدأت صناعة النسيج منذ أكثر من قرن من الزمان باستخدام ألياف البروتين من الحيوانات والخضروات، مثل الكازين Casein من الحليب والزين Zein من الذرة لتقديم أنواع جديدة من الأقمشة، ولكن الألياف الإصطناعية المستمدة من المنتجات البترولية والتي ازدهرت بسرعة غطّت تلك الجهود.

يبحث المستهلكون الآن عن منتجات “صديقة للبيئة”، وبالفعل فقد بدأ العلماء بذلك عن طريق فكرة جعل الأقمشة من البروتينات الحيوانية والنباتية، فقرر ويندلين ستارك Wendelin J. Stark وزملاؤه محاولة غزل الخيوط من الجيلاتين، والذي يأتي من الكولاجين، وهو البروتين المتوافر بكثرة في الثروة الحيوانية.

نسج الباحثون الخيوط من الجيلاتين، ودمجوها  في الغزل وبعد ذلك صنّعوها مع الفورمالديهايد الغازي واللانولين lanolin (دهن الصوف) لجعله مقاوماً للماء، كان الغزل الناتج عنه قوياً كأنه حبلٌ من صوف ميرينو Merino Wool (المرينو غنم أسباني أبيض نفيس الصوف).

ما سبب تألق ذبابة النار؟

ما-سبب-تألق-ذبابة-النار

ما سبب تألق ذبابة النار؟

التحقق التجريبي من آلية الأكسدة بانتقال إلكترون وحيد في عملية التألق الحيوي لذبابة النار … ورقة بحثية منشورة في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية Journal of the American Chemical Society.

سلبت ذبابة النار بعروضها الليلية المذهلة ألباب الصغار .. كما شغلت عقول العلماء الكبار الباحثين عن تفسير لهذه الظاهرة المبهرة.

تصنف ذبابة النار ضمن الخنافس وفق علماء الأحياء ووضعت أولى الفرضيات لتفسير تألق هذا النوع من الخنافس منذ ستين عاماً حيث اقترحت سلسلة تفاعلات تنطلق من مادة تدعى لوسيفرين Luciferin الذي يتفاعل مع جزيئة أدينوزين ثلاثي الفوسفات ATP الحامل للطاقة لينتج مركب يحرر باتحاده مع الأوكسجين الطاقة فوراً على شكل ضوء.

قام حديثاً العالم بروس ر. برانشيني Bruce R. Branchini والعاملون معه باكتشاف أكثر دقة لتفسير نشوء الضوء في هذه الحشرات وغيرها. حيث قاموا بإجراء تجارب مختلفة ومتنوعة ضمن إطار الشروط الطبيعية على أنزيم اللوسيفراز Luciferase الوسيط في تفاعل اللوسيفرين و ATP. بينت نتائج البحث أنه يوجد إلكترون وحيد ينتقل إلى الأوكسجين في المرحلة النهائية مما يؤدي لإصدار الضوء. وهذه الآلية يمكن تعميمها على ظواهر طبيعية مشابهة.

بداية النهاية لعصر الحقن الطبية

بداية-النهاية-لعصر-الحقن-الطبية

بداية النهاية لعصر الحقن الطبية

بقيت الحقن منذ عام 1657 طريقة وحيدة لتناول الكثير من الأدوية و اللقاحات التي تحارب عدداً هائلاً من الأمراض. لكن إحساس الوخز المؤلم الذي يعانيه المريض في أنحاء جسده شكل حافزاً للتفكير ملياً بإنهاء حقبة الحقن الطبية في المدى القريب، وذلك بحسب تقرير نشرته مجلة أخبار الكيماويات والهندسة Chemical & Engineering News، حيث كتب أحد محريرها ألكس سكت Alex Scott يوضح الجهود المبذولة والنجاحات والعقبات في هذا الصدد.

إنّ العديد من الأدوية يملك جزيئات ضخمة وإن تم تناولها عبر الفم ستتفكك في الجهاز الهضمي لتصبح بلا فائدة كالأنسولين لذلك يتم حقنه في الجسم.

وأهم الطرق التي يبحثها العلماء للاستغناء عن الحقن هي: المراهم، الأقراص التي تذوب تحت اللسان، الإبر الدقيقة، اللصاقات الجلدية، الأقراص الروبوتية.

أما بالنسبة للأنسولين فقد تم طرح مسحوق قابل للاستنشاق في الأسواق بدل الحقن. وعقاقير أخرى أظهرت نتائج واعدة بحسب التجارب على الحيوانات. ومن أجل المضي قدماً في إنهاء استخدام الحقن ينبغي مواجهة الأفكار التقليدية للشركات الطبية لتمتلك الحافز الكافي لإجراء التغيير المنشود. ولكل من المنظمات الصحية والمرضى معتقدات ينبغي تغييرها من قبل مبتكري الطرائق الحديثة، فهم المعنيون باختيار طريقة تأمين و تناول العلاج.

البلاستيك يدخل الالكترونيات: من أجل خلايا شمسية مرنة في المستقبل

البلاستيك-يدخل-الالكترونيات-من-أجل-خلايا-شمسية-مرنة-في-المستقبل

البلاستيك يدخل الالكترونيات: من أجل خلايا شمسية مرنة في المستقبل

عندما تنظر إلى لوح خلية شمسية، سوف تظهر لك بلون أزرق قاتم أو سوداء، جسيئة (قاسية) ومسطحة.

تخيل الآن ذلك اللوح بأنه شبه شفاف، رقيق جداً، وقابل للانحناء. أصبح العلماء على مقربة من أن تصبح الصورة الأخيرة حقيقية. وقد قاموا بنشر بحث علمي ضمن أحد مجلات الجمعية الكيميائية الأمريكية ACS، وهي Applied Materials and Interfaces، وقد شرحوا فيه التطور الحاصل للخلايا الشمسية المرنة التي يمكن تشكيلها من البلاستيك. يمكن لهذه الأداة أن تساهم في تقوية الأمواج القادمة من الالكترونيات المرنة.

يتم تصنيع الخلايا الشمسية التي نراها على أسطح المنازل أو ضمن محطات توليد الطاقة الكبيرة، من مواد ثقيلة وذات صلابة عالية، عادةً ما يكون أساسها بلورات أحادية من السيليكون القاسية. لكن مشكلة هذه المواد أنه لا يمكنها أن تساهم في تشكيل الالكترونيات المرنة.

  • التوجه للخلايا الشمسية العضوية:

تم التوجه في السنوات الأخيرة لتشكيل خلايا شمسية عضوية، بسبب سهولة تصنيعها، خفة وزنها، والمرونة الميكانيكية العالية التي تملكها. عادةً ما يتم تشكيل الخلايا الشمسية العضوية على سطح ركازة من زجاج عليها طبقة مادة نصف ناقلة من أوكسيد الانديوم والقصدير (تسمى ITO glass)، مرسب عليها معادن تعمل عمل الأقطاب. مشكلة ITO glass أنه قاس، وذو تكلفة عالية مما يحد من تطبيقه لتشكيل خلايا شمسية مرنة.

لذلك يقوم يينهوا زو Yinhua Zhou وزملائه بتشكيل مواد بلاستيكية  مرنة وخفيفة الوزن، من أجل التحقق من إمكانيتهم التوصل إلى أفضل طريقة لتلبية الحاجة لمصادر الطاقات المتجددة في المستقبل.

استخدم الفريق البحثي البوليمير Poly(3,4-ethylenedioxythiophene): Poly(styreneulfonate) – PEDOT:PSS وهو مزيج بوليميري، من ميزاته سهولة تشكيل طبقة رقيقة منه، الإمرارية العالية، وإمكانية تغيير الناقلية، حيث يستخدم كثيراَ هذا البوليمير في التطبيقات التقنية مثل النواقل، الالكترونيات الضوئية، وتشير الدراسات لامكانية استبدال ITO glass بهذا البوليمير.

قام العلماء بتشكيل خلية شمسية عن طريق تشكيل فيلم من بوليمير ناقل على سطح بلاستيكي، تمت تجربة نوعين من البلاستيك:  (Polyether sulfone (PES) و (Polyethylene terephthalate (PET، ومن ثم معالجتهما باستخدام الحموض، أدى استخدام حمض الكبريت لتخريب المواد البلاستيكية، بينما أدى استخدام حمض الفوسفور لتعزيز شدة التيار الكهربائي الذي يمر ضمنه. أبعاد هذه المواد صغيرة حيث تبلغ 10 ميلي متر مربع، ويمكنها أن تبلغ كمون 0.84 فولت (البطارية الاعتيادية تبلغ 1.5 فولت)، وبمردود ضوئي بلغ 3.3% تحت التشعيع الضوئي باستطاعة 100mW/cm2 حيث كانت ناقلية البوليمير قبل المعالجة بحمض الفوسفور 1Sm/cm وبعد المعالجة 1460Sm/cm وهي من أكبر قيم الناقلية التي تم الحصول عليها مقارنة بعائلة البوليميرات الناقلة.

###

ملاحظات:

1. واحدة الناقلية الكهربائية للمواد النصف ناقلة هي Siemens/cm وهي مقلوب المقاومة النوعية للمادة، عادةً ما تقاس بطريقة المسابر الأربعة  Four Probe Method، أو بطريقة المسابر النقطية الأربعة Four Point Probe Method، بدلالة درجة الحرارة.

2. البوليميرات الناقلة: بوليميرات تملك جملة الكترونات مترافقة π على طول سلسلتها، يتم إضافة مواد مشوبة Dopants إليها، حيث تبلغ ناقليتها بعد التشويب، ناقلية أنصاف النواقل اللاعضوية التقليدية. (المادة المشوبة في المقالة هي حمض الفوسفور). من البوليميرات الناقلة: بولي آسيتيلين (Poly(acetylene) (PAc بولي آنيلين (Poly(aniline) (PANi، بولي بيرول (Poly(pyrrole، بولي تيوفين (Poly(thiophene) (PT، بولي بارا-فينيلين (Poly(p—phenylene vinylene) (PPV. من ميزات هذه البوليميرات سهولة اصطناعها، تغيير الناقلية بحسب المادة المشوبة وتركيزها، سهولة تشكيل طبقات رقيقة منها على السطوح، من مشاكلها صعوبة التشكيل كونها جسيئة، وانخفاض ناقليها بشكل أسي مع الزمن.

3. سيليكون الخلايا الشمسية: عبارة عن بلورة أحادية من السيليكون، لها بنية بلورية مكعبة مشابهة للألماس، وتملك خواص نصف ناقلة، يتم كثيراً البحث عن بدائل لها كون مردودها منخفض والذي يبلغ في أفضل حالاته 25% (تحويل الطاقة الضوئية الواردة على السطح إلى تيار كهربائي)، بسبب حدوث تغير في اندفاع الالكترون أثناء انتقاله بين السويات الالكترونية.

خفض انبعاثات الكربون له آثار غير مباشرة على الجوع

خفض-انبعاثات-الكربون-له-آثار-غير-مباشرة-على-الجوع

خفض انبعاثات الكربون له آثار غير مباشرة على الجوع

خفض-انبعاثات-الكربون-له-آثار-غير-مباشرة-على-الجوع

قامت العديد من دول العالم بإعداد وتنفيذ خطط لخفض انبعاثات الغازات الدفيئة، حيث يقول الباحثون أنّ هناك عامل مؤثر يجب أن يؤخذ بالاعتبار. وكشفت دراسة جديدة للمرة الأولى أنّ الجهود المبذولة للحفاظ على درجات الحرارة العالمية سوف يؤدي إلى مزيد من الناس الجياع.

يقول الباحثون في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية للتكنولوجيا وعلم البيئية ACS journal Environmental Science & Technology إنّ هذا لا يلغي الحاجة إلى التخفيف من تلك المخاطر، لكن هذا يسلط الضوء على أهمية وضع سياسات شامله.

أوضحت دراسات سابقة بأنّ تغير المناخ يقلل ما يمكن أن تنتجه مزارع الأغذية، والتي يمكن أن تؤدي إلى المزيد من الناس الذين يعانون من الجوع. يؤدي الحد من انبعاثات غاز الكربون إلى تغير المناخ وبالتالي يمكن أن يساعد في المحافظة على غلّات المحاصيل الموجودة. ولكن قد تكون هناك طرق غير مباشرة يؤدي فيها خفض الانبعاثات إلى وضع المزيد من الناس على لائحة المعرضين لخطر الجوع، فعلى سبيل المثال، تتطلب بعض الحشائش وغيرها من النباتات المُستَخدِمة للوقود الحيوي الأراضي الزراعية التي قد تستعمل لإنتاج الأغذية. لذا يمكن أن يؤثر تزايد استهلاك الوقود الحيوي Biofuel سلباً على الامدادات الغذائية. كما أنّ ارتفاع تكلفه التكنولوجيات المخفضة للانبعاثات، مثل، احتجاز الكربون وتخزينه سوف يتحملها المستهلكون الذي سيكون لديهم مال أقل للإنفاق على الغذاء. ومازال الباحثون يحاولون العمل للوصول إلى فهم أفضل عن كيفية ارتباط هذه الأمور مع بعضها البعض.

استخدم الباحثون نماذج متعددة لتحديد آثار تخفيضات الانبعاثات الصارمة، ووجدوا بأنّ العديد من الأشخاص معرضين لخطر الجوع مقارنة مع عدم تخفيض آثار الانبعاثات. واختتم الفريق بقوله بأنّ على الحكومات اتخاذ تدابير من قبيل زيادة الدعم الغذائي لأنها تتناول تغير المناخ.

الإنزيمات الصناعية تلمح إلى إمكانية الحياة بدون الحاجة إلى (DNA) أو (RNA)

الإنزيمات-الصناعية-تلمح-إلى-إمكانية-الحياة-بدون-الحاجة-إلى-DNA-أو-RNA-720x340

الإنزيمات الصناعية تلمح إلى إمكانية الحياة بدون الحاجة إلى (DNA) أو (RNA)

تُسمى الإنزيمات التي لا تتواجد في الطبيعة وتُصنع من مواد جينية لا تتواجد في الطبيعة أيضاً، بالأحماض النووية الصناعية (XNA). هذه هي المرة الأولى التي تُصنع فيها إنزيمات من هذا النوع، وتعزِّز النتائج التي توصلنا إليها، إمكانيةَ تطوُّر الحياة على الأرض دون وجود (DNA) أو (RNA) ، حيث يُفترض أنه لاغنى عن هذين الجزيئين -ذاتيي الاستنساخ (self-replicating)- من أجل استمرارية الحياة على وجه الأرض.

يقول فيليب هوليغر (Philipp Holliger) –من مختبر البيولوجيا الجزيئية في كامبردج بالمملكة المتحدة: “يُظهر عملنا بالحمض النووي الصناعي عدم كون وجود (DNA) أو (RNA) شروطاً مسبقة للحياة”؛ الجدير بالذكر أنّ هذا المختبر هو نفسه الذي اكتشف فيه فرانسيس كريك (Francis Crick) وجيمس واتسون (James Watson) الحمض النووي عام 1953.

لايتعلق كل شيء بالقاعدة

قام فريق هوليغر بصنع الحمض النووي الصناعي XNA سابقاً؛ والذي يحتوي على نفس القواعد -الأدينين والثيمين والغوانين والسيتوزين واليوراسيل-التي يعتمد عليها كل من (DNA) و (RNA) من أجل ترميز المعلومات الوراثية، إن الفرق الوحيد يكمن في السكر الذي يرتبط به كل جذر.

ففي الحمض النووي DNA يكون السكر هو الديوكسيرايبوز، بينما في الحمض النووي الريبي RNA يكون السكر هو الريبوز؛ وهنا قام هوليغر بتغيير هذا السكر بسكريات أخرى أو جزيئات أخرى. قام الفريق الآن بخطوة أخرى تُقربه من محاكاة الحياة الأولية على كوكبنا وذلك عبر إظهار إمكانية قيام هذا الحمض النووي بعمل الإنزيمات، وهي المحفزات التي لاغنى عنها من أجل تسريع العمليات الكيميائية المهمة للحياة.

ويُعتقد بأن تطور الحمض النووي الريبي ليُصبح إنزيمات ذاتية الاستنساخ هو واحدة من أولى الخطوات التي أدت إلى ظهور الحياة على الأرض.

تقدم عظيم

كان نجاح هوليغر من خلال إيضاح إمكانية قيام الحمض النووي الصناعي بعمل الإنزيمات -عبر قيامه بحفظ المعلومات الوراثية.

لا يمكن لإنزيمات الحمض النووي الصناعي أن تستنسخ نفسها، لكنها تستطيع قص ولصق الحمض النووي الريبي مثل ما تفعل الإنزيمات الطبيعية تماماً، وحتى بإمكانها أن تُلصق قطعاً من الحمض النووي الصناعي مع بعضها البعض.

هذا هو الدليل الأول على إمكانية قيام الحمض النووي الصناعي بتحفيز تفاعلاته بنفسه، كما كانت الحال مع الحمض النووي الريبي في عصور ما قبل التاريخ، ولو أنها إلى الآن لا تستطيع استنساخ نفسها تلقائياً بعد كما يستطيع الحمض النووي الريبي.

يدعي هولينغر أن كلاً من الحمض النووي والحمض النووي الريبي قد وصلا إلى الهيمنة على الأرض عن طريق الصدفة، وببساطة لأنهم كانوا أفضل المواد التطورية الموجودة في ذلك الوقت، ويضيف: “يمكننا التخمين بعدم وجود الحالة نفسها فوق كواكب أخرى، فربما الحمض النووي الصناعي هو من يهيمن هناك”.

جزيئاتٌ أولية

يقول جاك زوستاك (Jack Szostak) من جامعة هارفرد والحائز على جائزة نوبل: “هذا العمل هو خطوة أخرى جيدة من أجل معرفة المزيد عن القدرات الوظيفية للحمض النووي الصناعي”، ويقوم جاك حالياً بدراسة أصل الحياة على الأرض.

يضيف زوستاك: “إن إمكانية وجود الحياة في أي كوكبٍ من الكواكب الخارجية، يمكن أن تكون قد بدأت مع شيء آخر غَيْر(DNA) أو (RNA)، وهذا شيء مثير للاهتمام جداً. ولكن البوليمر الحيوي والأساسي لأي شكل من أشكال الحياة يجب أن يُلبي شروطاً أخرى أيضاً؛ كأن يكون شيئاً يمكن إنتاجه عن طريق الكيمياء ما قبل الجنينية، ويجب أن يستطيع استنساخ نفسه بكفاءة، لكن هل بإمكان الحمض النووي الصناعي أن يُلبي هذه المتطلبات بالإضافة لوظائف أخرى مفيدة؟ لايزال هذا الأمر سؤالاً مفتوحاً”.

يؤكد هولينغر أنه قد يكون للحمض النووي الصناعي دور مهم في الطب أيضاً لأنه لا يوجد في الطبيعة؛ ولذلك لا يُمكن أن يُوجد في جسم الإنسان. ونظراً لإمكانية تصميمها من أجل تدمير أو تفكيك الحمض النووي الريبي، من تمَّ يُمكن استعمالها كأدوية للقضاء على الفيروسات ذات الحمض النووي الريبي، أو حتى تعطيل رسائل الحمض النووي الريبي التي ُتسبب السرطان.

يُضيف هولينغر: “قُمنا بتصنيع انزيمات من الحمض النووي الصناعي تقوم بقطع الأحماض النووية الريبية في مناطق محددة، ولذلك يُمكن استعمالها كعلاج للقضاء على الفيروسات أو السرطانات التي تعتمد على الحمض النووي الريبي، وبما أنها لا تتحلل، فإن هذا النوع من العلاج يمكن أن يُعطي حماية طويلة الأمد”.

الطعام المتبل قد يقلل معدل الوفيات

الطعام-المتبل-يقلل-احتمال-الموت

الطعام المتبل قد يقلل معدل الوفيات

اقترح باحثون من الصين أنّ إضافة وجبة غنية بالتوابل بشكل منتظم إلى غذائك يمكنها أن تقلل معدل الوفيات. كانت الدراسة شاملة في مجالها، وتم فحص ما يقرب من مليون شخص وكان الإختلاف كبير. نُفّذ البحث على مدار سبع سنوات وتضمن عدد من المشاركين يقرب ما بين 375 – 487 كانوا يتابعون كمية الأطعمة المتبلة التى يتناولونها.

أجريت النتائج على الفئات الآتية من حيث تناول الأطعمة المتبّلة: “لا يتناولون أبداً” و “إلى حد كبير لا يتناولون” و “أحياناً” و “يتناولون يوماً أو يومان أسبوعيًا” و “يتناولون من ثلاثة إلى خمسة أيام أسبوعيًا” و “يتناولون من ستة إلى سبعة أيام أسبوعيًا”. كانت النتائج أنّ أولئك اللذين يتناولون أطعمة غنية بالتوابل بمعدل ستة إلى سبعة أيام أسبوعيًا يمكنهم تفادى الموت بنسبة 14% أقل عن أولئك اللذين لا يتناولون أبدًا أو إلى حد كبير لا يتناولون أطعمة غنية بالتوابل، وبالنسبة للذين يتناولونها مرة إلى مرتين أسبوعيًا فلديهم إحتمال أقل لتفادى للموت بنسبة 10%. هذا ليس برهان قاطع على أنه توجد صلة بين تناول كارى حار أو اثنان وحياة أطول؛ لأنه لا يمكن استبعاد العوامل الأخرى أو إهمالها!

يميل آكلى الأطعمة المتبلة إلى أن يقطنوا بالمناطق الريفية، على سبيل المثال، من الممكن أن يكون بعض الطعام المرافق لوجباتهم سببًا فى هذا التعارض. على الرغم من هذا، فهو شيء لتأخذه بعين الاعتبار عند القيام بالاختيار من قائمة المطعم المرة المقبلة. إنها ليست المرة الأولى التى يفترض فيها العلماء صلة بين الفوائد الصحية والتوابل الحارة، والتي روّجت بشكل هائل كمضاد للتأكسد، ومضادات التهاب، وعوامل مضادة للسرطان على مدار السنوات السابقة.

على الرغم من ذلك لم يضع أحدٌ حقيقة علمية تعتمد على التجربة المعملية فى آثار الطعام المتبل، وهو الأمر الذي قد يحدث الآن بفضل البحث العلمى المنشور حديثًا. أجريت الدراسة على الأخذ في الحسبان عوامل عديدة مثل السجل الطبى العائلى، العمر، التعليم، مرض السكر، التدخين والعديد من المتغيرات الأخرى، مع ذلك لا يوجد دليل قاطع للقول بأنّ تلك الأطعمة الحارة والغنية بالتوابل يمكنها فعليًا المساعدة فى تفادي الموت لفترة أطول.

يمكن أن يرتبط استهلاك الطعام المتبل بالعادات الغذائية وأسلوب الحياة، “وهو ما يفسره التقرير المنشور في مجلة BMJ.” على سبيل المثال، فى المطابخ الصينية، يتطلب طهو الفلفل الحار وإنتاج صلصة الفلفل الحار المزيد من الزيت، ويكون الطعام اللاذع مصحوبًا بزيادة الأطعمة الغنية بالكربوهيدرات مثل الأرز لتخفيف الشعور المحرق. سيكون من الضرورى إجراء المزيد من الدراسات المستقبلية لإظهار عمومية هذه النتائج، ونختتم التقرير إلى هذا الحد: “ستؤدى المزيد من الأدلة إلى تحديث التوصيات الغذائية وتطوير الأطعمة الوظيفية، مثل المكملات العشبية.”