أقوى من الفولاذ.. هذا سرّ قوة خيوط العنكبوت

كشفت محاكاة أجريت في الولايات المتحدة أن العناكب تقوم بزيادة قوة شبكتها من خلال سحب خيوطها باستخدام أرجلها الخلفية، وهو ما تأكد منه العلماء تجريبيًا.
ووفقًا للباحثين، فإن خيوط العنكبوت تتمتع بخصائص استثنائية، حيث إنها أقوى من الفولاذ، وأكثر مقاومة من الكيفلار، ومرنة مثل المطاط، مما يجعلها محط اهتمام علمي لعقود.
وقال جاكوب غراهام، أحد مؤلفي الدراسة، إن خيوط العنكبوت تعد من أقوى الألياف العضوية وقابلة للتحلل البيولوجي، ما يجعلها مثالية للاستخدام في المجالات الطبية، مثل الغرز الجراحية والمواد اللاصقة لإغلاق الجروح.
لكن رغم مزاياها الفريدة، فإن تربية العناكب لاستخلاص خيوطها تعد عملية معقدة وغير مجدية اقتصاديًا، مما يدفع العلماء إلى البحث عن طرق لإنتاجها صناعيًا في المختبر.
ويعمل العلماء منذ عدة سنوات على تطوير ميكروبات لإنتاج مواد تشبه خيوط العنكبوت. وقد تم إنتاج ألياف صناعية قريبة في خصائصها من خيوط عنكبوت الذهبي الدائري، المعروف بخيوطه القوية جدا.
وعلى الرغم من تطوير وصفة لخيوط العنكبوت، ظل من غير الواضح كيف تؤثر عملية الغزل على بنية الألياف وقوتها. وقام جاكوب غراهام ومشرفه البروفيسور سينان كيتن من جامعة "واشنطن" الأميركية ببناء نموذج حاسوبي لمحاكاة الديناميكيات الجزيئية في خيوط العنكبوت الاصطناعية.
وساعد هذا النموذج في التأكد من أن عملية الشد تجعل البروتينات تصطف في خطوط، مما يزيد من القوة الكلية للألياف. كما تبين أن الشد يزيد من عدد الروابط الهيدروجينية، التي تعمل كجسور بين سلاسل البروتينات، مما يعزز القوة الكلية، والمقاومة، والمرونة للألياف.
قال غراهام: "بعد عملية إخراج الألياف، تكون خصائصها الميكانيكية ضعيفة جدا. ولكن عندما يتم شدها إلى ستة أضعاف طولها الأصلي، تصبح قوية جدا."
وسابقا اعتبر غراهام العناكب مجرد كائنات مزعجة، ولكنه الآن يرى فيها إمكانات واعدة لحل مشاكل حقيقية حيث يمكن أن تكون خيوط العنكبوت الاصطناعية بديلا ممتازا للمواد الاصطناعية الأخرى التي يتم إنتاجها بشكل أساسي من مشتقات النفط. (روسيا اليوم)

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

ليبانون 24

٠٢-٠٥-٢٠٢٥

• ليبانون 24

جديدة ومثيرة للقلق.. آلية يستخدمها فيروس الإنفلونزا للتحايل على جهاز المناعة

كشف باحثون في جامعة غوتنبرغ عن آلية جديدة ومثيرة للقلق يستخدمها فيروس الإنفلونزا من النوع "أ" للتحايل على جهاز المناعة البشري. وتوضح الدراسة كيف يختطف الفيروس أحد البروتينات المسؤولة عن تنظيم الجينات ويحوله إلى سلاح ضد الجسم. ويتمكن الفيروس من إعادة توجيه بروتين AGO2 الذي يلعب دورا أساسيا في نظام "تداخل الحمض النووي الريبي" (RNAi) من خارج النواة إلى داخلها. وبمجرد دخوله النواة، يعمل هذا البروتين على إسكات الجينات المسؤولة عن إنتاج الإنترفيرونات من النوع الأول، وهي جزيئات إنذار حيوية تنبه الخلايا المجاورة لوجود عدوى وتقوي دفاعات الجسم. وتصف البروفيسورة عائشة سارشاد، إحدى كبار مؤلفي الدراسة، هذا الاكتشاف بأنه "مفاجئ للغاية"، حيث أن الفيروس استهدف نظاما أساسيا ومنظما بدقة في الخلية، وحتى أنه نجح في توظيفه في مكان غير معتاد له (داخل النواة). وتمت معظم التجارب المعملية بواسطة الباحث هسيانغ-تشي هوانغ الذي أظهر كيف يتبع البروتين AGO2 مثبط الورم p53 إلى داخل النواة لتعطيل جينات الإنذار المناعي. وفي تطور واعد، اختبر الباحثون عقار "أكسيد الزرنيخ الثلاثي" (ATO) ووجدوا أنه يعزز إنتاج الإنترفيرونات ويقلل من كمية الفيروس في رئتي الفئران المصابة.

النهار

١٧-٠٤-٢٠٢٥

• النهار

قواعد بيانات مدعومة بالذكاء الاصطناعي تُسرّع عملية اكتشاف أدوية الزهايمر

يستخدم معهد أكسفورد لاكتشاف الأدوية تقنيات الذكاء الاصطناعي و"رسوم المعرفة" (Knowledge Graphs) لتصفية وتحليل كميات هائلة من البيانات الطبية الحيوية، في خطوة من شأنها تسريع الوصول إلى علاجات محتملة لمرض الزهايمر. يعكف الباحثون المتخصصون في دراسة الزهايمر على الاستفادة من قواعد بيانات مدعومة بالذكاء الاصطناعي لتسريع عملية اكتشاف الأدوية، وذلك من خلال تسهيل تحليل الكم الضخم من البيانات الطبية الحيوية المتوفرة. وبفضل هذه التقنيات، أصبح بإمكان العلماء في معهد أكسفورد لاكتشاف الأدوية في المملكة المتحدة تسريع عملهم في فحص الدوريات العلمية وقواعد البيانات بمعدل يقارب عشرة أضعاف، ما يساعدهم على تحديد أولويات الجينات أو البروتينات المرشحة للعمل عليها أسرع لتطوير أدوية محتملة. ووفقًا لإيما ميد، كبيرة العلماء في المعهد، فقد اختار علماء الأحياء 54 جيناً من دراسة شاملة على مستوى الجينوم كانت مرتبطة بجهاز المناعة، وجميعها تُعد أهدافاً محتملة للاختبارات المخبرية. وتشمل هذه الأهداف تراكيب بيولوجية مثل الجينات أو البروتينات، وهي ما تسعى الأدوية المحتملة إلى التأثير عليه. وتضيف ميد أن اختيار أهداف مناسبة لعلاج الزهايمر يُعد تحدياً معقداً نظراً لكثرة الجينات التي يمكن أن تسهم في زيادة خطر الإصابة، فضلاً عن العوامل البيئية والاجتماعية والاقتصادية المتداخلة التي لها دور في تطور المرض. غير أن العامل الحاسم كان توظيف تقنية "رسم المعرفة"، وهي نوع من قواعد البيانات ذاع صيته قبل أكثر من عقد بفضل استخدامه من قبل محرك البحث غوغل. وقد ساعد هذا الرسم المعرفي فريق المعهد على تحليل خصائص تلك الجينات المستهدفة بسرعة عبر عدد كبير من المصادر، تشمل مكتبة الطب الوطنية الأميركية (PubMed)، ومجلات علمية متخصصة، إلى جانب قواعد بيانات داخلية خاصة بالمعهد. وتشبه رسوم المعرفة الخرائط في طريقة عرضها للعلاقات بين الأشخاص، والأفكار، والوثائق. وقد بدأت صناعات عديدة، مثل تجارة التجزئة الرقمية، باستخدامها في السنوات الأخيرة لتقديم توصيات مخصّصة للمتسوّقين عبر الإنترنت. أما في قطاع الأعمال، فتُدمج رسوم المعرفة بأسلوب يُعرف بـ"التوليد المعزز بالاسترجاع" (Retrieval-Augmented Generation – RAG) لضبط نماذج الذكاء الاصطناعي العامة التي تقدمها شركات مثل Anthropic وOpenAI. ويمكن ربط نماذج الذكاء الاصطناعي بقواعد بيانات من نوع مختلف تُعرف بـ"قواعد بيانات المتجهات"، التي تمثل المعلومات على هيئة متجهات رقمية. فعلى سبيل المثال، تستخدم الشركات هذه الأساليب لتخصيص روبوتات المحادثة التي تبنيها، بحيث تتمكن من الرجوع إلى سياسات المؤسسة والإجابة على استفسارات الموظفين بدقة. وفي مجال الرعاية الصحية وعلوم الحياة، يمكن للمؤسسات الاستفادة من تنظيم مصادر بياناتها المتفرقة في شكل يشبه الخريطة، بدلاً من الاعتماد على قواعد البيانات العلائقية التقليدية، كما يوضح رادو ميكلاوس، المحلل في شركة غارتنر للأبحاث والاستشارات التقنية. ومن خلال رسم المعرفة، يتمكن العلماء من تتبّع مصدر أيّ معلومة عن جين أو بروتين معيّن، سواء من مقال علمي محدد أو من قاعدة بيانات معينة، بحسب ما أوضحته مارتينا ماركوفا، مديرة المنتجات في شركة Graphwise، وهي شركة متخصصة في بناء رسوم المعرفة للمؤسسات. وقد تعاون معهد أكسفورد لاكتشاف الأدوية مع شركة Graphwise لتخصيص رسم معرفي واسع النطاق يغطي بيانات أبحاث علوم الحياة الخاصة بهم. وقد مكّن هذا التعاون علماء المعهد من تقليص المدة الزمنية اللازمة لتحليل 54 جيناً من عدة أسابيع إلى بضعة أيام فقط، كما ساعدهم على تحديد مؤشرات حيوية قد تكون مرتبطة بهذه الجينات. وينوي فريق إيما ميد إجراء اختبارات تحقق تجريبية على مجموعة فرعية من الجينات ذات الأولوية، وذلك للتأكد من أن هذه الأهداف قادرة على إحداث تغييرات في خلايا الدماغ تسهم في تطور المرض، ولمعرفة ما إن كانت قابلة للتعديل بالأدوية. وتشير ميد إلى أن التوافر المتزايد للبيانات الطبية الحيوية في السنوات الأخيرة قد شكّل فرصة كبيرة للباحثين، شرط أن يكونوا قادرين على تفسير تلك البيانات. ولهذا، تُعد أدوات الذكاء الاصطناعي ورسوم المعرفة دعماً حيوياً للعلماء، سواء امتلكوا خلفية في المعلوماتية الحيوية أو لا. وتختتم بقولها: "بدون هذه الأدوات، قد يشعر الباحث بالضياع وسط هذا الكم من البيانات".

ليبانون 24

١١-٠٤-٢٠٢٥

• ليبانون 24

أمل جديد لعلاج العقم: اكتشاف آلية جينية لحماية الخصوبة

توصل فريق بحثي في كلية تشوبانيان وأفيديسيان للطب بجامعة بوسطن إلى اكتشاف جديد يسلّط الضوء على آلية جينية تلعب دورا محوريا في الحفاظ على الخصوبة. وجاء هذا الاكتشاف، الذي قد يفتح الباب أمام علاجات جديدة للعقم لدى البشر ، في سياق الاهتمام المتزايد بانخفاض معدلات الخصوبة عالميا، وتأخر قرار الإنجاب لدى الأزواج، لا سيما في الولايات المتحدة. ويعتمد الإنجاب في سن متقدمة على قدرة الخلايا الجرثومية (البويضات والحيوانات المنوية) على الحفاظ على وظائفها الحيوية، وهي وظيفة ترتبط بمسار جزيئي يعرف بـ piRNA، المسؤول عن حماية المادة الوراثية داخل هذه الخلايا من الطفرات والعناصر الجينية المتنقلة. وفي الدراسة، اكتشف الباحثون دورا جديدا لبروتين يسمى Traffic Jam، وهو عامل نسخ ينشّط جينا غير مشفّر من نوع piRNA يعرف باسم Flamenco لدى ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا)، ما يعزز خصوبة الإناث عبر حماية المبايض من طفيليات جينية تسمى "العناصر القهقرية المنقولة". ويقول الباحث الرئيسي ، الدكتور نيلسون لاو، أستاذ الكيمياء الحيوية ومدير معهد علوم الجينوم في جامعة بوسطن: "هذا الاكتشاف يساعدنا على فهم الصراع الجيني العميق بين الدفاعات الخلوية والطفيليات الوراثية، وقد يقودنا إلى اكتشافات مهمة تخص العقم لدى البشر". وأجرى فريق لاو تجارب مكثفة شملت استخدام تقنية CRISPR لتعديل الجينات، وتحليل البروتينات وسلسلة الحمض النووي ، وتوصل إلى أن Traffic Jam لا ينشّط فقط جين Flamenco، بل يسمح بإنتاج جزيئات piRNA الضرورية لحماية جينوم الخلايا الجرثومية وضمان تكوّن بويضات سليمة. كما أظهرت الدراسة أن Traffic Jam قد يُستهدف من قبل الطفيليات الجينية، ما يبرز الصراع الدائم بين الجهاز الجيني الدفاعي لدى الكائنات الحية والعناصر الجينية المتطفلة. ويشير لاو إلى أن للبشر نسخة من هذا الجين تُعرف باسم MAF-B، وقد تلعب دورا مشابها في تنظيم خصوبة الإنسان، فيما يعد محورا واعدا للدراسات المستقبلية التي تركز على فهم أسباب العقم وتطوير علاجات فعالة. نشرت الدراسة في مجلة Cell Reports.