من المختبر إلى اليد.. جهاز نانوي يقرّب علم الجينوم الشخصي من الواقع
ويوجد الحمض النووي في نواة الخلايا الحية، حيث يأخذ شكل سلّم لولبي مزدوج مكون من شريطين ويكون ملفوفا ومكثفا، ليشكل الكروموسومات التي تحمل الصفات الجسمية والخلقية للكائنات الحية.
ويحمل الحمض النووي التعليمات التي تقول "من نحن". وإذا أردنا قراءة هذه التعليمات أو فهم استعدادنا للاضطرابات الوراثية، فعلينا فكّ ضغط بنية الحمض النووي الحلزونية المزدوجة بعناية، وهذه العملية ليست سهلة ولا سريعة، وتتضمن تسخينا شديدا ومواد كيميائية يمكن أن تُلحق الضرر بالحمض النووي، لذا فإن فريق البحث طوّر تقنية جديدة تسهّل ذلك باختراع سخان مصغر لفكّ الحمض النووي بدقة ولطف.
ويَستخدم الجهاز ملفا بلاتينيا نانويا صغيرا جدا، فعندما يصل خيط الحمض النووي إلى المسام النانوية -وهو ثقب صغير جدا في الجهاز يطبّق جهدا كهربائيا على الملف- تفتح الحرارة الحمض النووي، مما يسمح بقراءة شريط واحد في كل مرة.
ونشرت نتائج الدراسة في مجلة إي سي إس نانو (ACS Nano) في 29 يوليو/تموز الماضي وكتب عنها موقع يوريك أليرت.
ويوضح المؤلف المشارك في الدراسة ماكوسو تسوتسوي أن "أهم مزايا الطريقة الجديدة عدم الحاجة إلى تسخين العينة بأكملها، بل تسخين جزء صغير منها فقط، وهذا يعني أن العملية لا تحتاج إلا إلى الكثير من الطاقة، مما يقلل من تلف الحمض النووي، ويمكّننا من قراءة المعلومات منه بدقة أكبر".
مختبر تحمله في يدك
اختبر الفريق الطريقة الجديدة باستخدام جزيء حمض نووي طويل من فيروس يحتوي على ما يقرب من 50 ألف زوج قاعدي، بالإضافة إلى بلازميد صغير وهو جزيء من المادة الوراثية توجد في البكتيريا وبعض الكائنات الحية الدقيقة الأخرى.
وكانت كمية صغيرة من الحرارة كافية لفك ضغط كل من البلازميد وجزيء الحمض النووي الأطول. كما أتاحت طريقة التسخين الدقيقة التي استخدمها الفريق التحكم في وقت وكيفية فك ضغط جزيء الحمض النووي، وتنظيم سرعته، ورصد مروره عبر المسام النانوية باستخدام الإشارات الكهربائية.
وأتاحت هذه المعلومات التفصيلية للفريق استنتاج كيفية تأثر حركة جزيء الحمض النووي بالقوى الكهربائية، ودرجة الحرارة، وكلها بيانات قيّمة لتحسينات إضافية في تسلسل الحمض النووي.
يقول المؤلف المشارك في الدراسة توموجي كاواي: "من المتوقع أن يكون جهازنا سهل التصنيع، ونأمل أن يصبح تقنية أساسية لتسلسل الجينوم من الجيل التالي بسرعة ودقة". ويضيف أن "هذا الجهاز مجهري ويستهلك طاقة قليلة جدا، لذا يمكن دمجه في أجهزة تشخيص محمولة، مما يتيح الوصول المباشر إلى المعلومات الجينية التي تساعد في التشخيص والعلاج".
ويمثل هذا النظام الصغير والقوي الذي يعمل بالسخان، خطوة نحو أجهزة الاختبار الجيني المحمولة، والتي يمكن استخدامها لتحديد وجود الجينات المسؤولة عن السرطان أو أمراض أخرى بسرعة وسهولة، كما يمكن أن يسهم في تعزيز الطب الشخصي، مما يسمح للأطباء بتوصية العلاجات بناءً على المعلومات الجينية الفريدة لكل شخص.
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الجزيرة
منذ 10 ساعات
- الجزيرة
الصين تكشف عن روبوتات "ذئاب" قاتلة
عرضت وسائل إعلام محلية اليوم الأربعاء أحدث طراز من الروبوتات العسكرية الصينية التي أُطلق عليها اسم "الذئاب" وهي آلات رباعية الأرجل مزودة بأسلحة نارية، صُممت للتسلل إلى مواقع العدو، وتنفيذ ضربات دقيقة، والعمل بكفاءة في التضاريس الوعرة. وأفادت قناة "سي سي تي في" الرسمية أن هذه الروبوتات تمثل نسخة مطوّرة من نماذج سابقة للكلاب الروبوتية، وتتمتع بقدرة على أداء مهام الجنود في البيئات الخطرة، بهدف تقليص الخسائر البشرية في ساحات القتال. وتستثمر الصين بشكل واسع في قطاع الروبوتات، الذي يرى بعض الخبراء أنها تتفوق فيه على الولايات المتحدة من حيث التطوير والابتكار. وفي إطار استعراض قدرات بكين الدفاعية، حرص الجيش الصيني على إبراز هذه التقنيات المتقدمة، بما فيها الروبوتات الشبيهة بالكلاب، خلال تدريبات مشتركة مع دول مثل كمبوديا. وفي مقطع فيديو بثّه التلفزيون الرسمي اليوم، ظهر أحدث نموذج من "الذئاب" مزوّدا ببندقية مثبتة على الظهر، وهو يتحرك في ساحة معركة وسط سحب الدخان. وأظهرت اللقطات هذه الآلات الرشيقة وهي تصعد السلالم، وتحمل حقائب ظهر ثقيلة، وتنفذ هجمات على أهداف تدريبية بدقة وسرعة. ورغم التشابه الكبير في الشكل بينها وبين الكلاب الروبوتية العسكرية، تتميز "الذئاب" بقدرات محسّنة في مجالي الاستطلاع والهجوم، وفق ما ذكرت القناة التي أوضحت أنها "قادرة على التنقل في بيئات متنوعة، وتنفيذ ضربات دقيقة من مسافة تصل إلى 100 متر". كما أشارت إلى أن هذه الروبوتات ستكون قادرة، في ساحة العمليات، على التنسيق فيما بينها بطريقة تشبه سلوك قطيع الذئاب، من خلال توزيع الأدوار وتنسيق المهام. ويُكلّف "قائد القطيع" بالتمركز في مقدمة الوحدة، لجمع المعلومات عن الأهداف ونقل صور الاستطلاع، فيما تتولى الروبوتات الأخرى مهام إطلاق النار أو نقل الإمدادات والذخيرة. وقال تشونغ جا إيان، الأستاذ المشارك في الجامعة الوطنية في سنغافورة، إن هذه الروبوتات قد تكون مؤشرا على أن ساحة المعركة المستقبلية ستشهد اعتمادا متزايدا على الأنظمة الآلية، وستكون أكثر فتكا. وأضاف أن الكشف عن هذه الروبوتات المتطورة "يأتي جزئيا لغرس الشعور بالفخر الوطني داخليا، ولترهيب الخصوم المحتملين خارجيا".
الجزيرة
منذ 12 ساعات
- الجزيرة
لماذا اختار الأميركيون هيروشيما بالذات بعد قرار قصف اليابان؟
في السادس من أغسطس/آب 1945، ألقت الولايات المتحدة أول قنبلة ذرية على هيروشيما. لماذا اختيرت هذه المدينة؟ جمع هذا الاختيار المدروس بعناية بين اعتبارات إستراتيجية وعسكرية وسياسية، وهو ما يوضحه الكاتب فينسان جوبير في تقرير له بمجلة لونوفيل أوبسرفاتور الفرنسية. ورغم الجدل الداخلي، كما يقول الكاتب، حيث أراد بعض العلماء والمسؤولين العسكريين عرضًا غير مميت أو إنذارًا مسبقًا، اتخذ البيت الأبيض القرار، إذ كان يرى أنه "لا بد من أن تكون الصدمة النفسية في أقصى درجاتها". ولفت جوبير، في تقريره، إلى أن لعلماء الذين كانوا يعملون على الأسلحة النووية منذ البداية طرحوا فكرة عدم استخدامها على الإطلاق لتجنب العار العالمي. وطالبوا سرا الرئيس الأميركي هاري ترومان بالتخلي عن فكرة ضرب اليابان، واقترحوا بدلا من ذلك تفجير القنبلة الأولى "في الصحراء أو على جزيرة مهجورة" أمام ممثلي الأمم المتحدة. واقترح باحثون آخرون، مثل الفيزيائي روبرت أوبنهايمر نفسه، "تدويلًا" فوريًا لهذا السلاح، ومشاركة المعرفة مع الحلفاء، بما في ذلك فرنسا ، التي كانت قد تحررت للتو. ومن جانبه، اقترح وزير البحرية الأميركية رالف بارد إصدار "تحذير" واضح للغاية لليابان حتى تتمكن أميركا من الحفاظ على مكانتها "كدولة إنسانية عظيمة". غير أن الكاتب أبرز أن مثل تلك الأفكار لم تجد آذانا مصغية لدى البيت الأبيض، لتدشن أميركا في فجر السادس من أغسطس/آب 1945 أول استخدام لهذه القنبلة، قائلا إن الجيش الأميركي ألقى قنبلة "ليتل بوي" النووية على هيروشيما. ولفت إلى أن هذا الهجوم، الذي أودى بحياة أكثر من 100 ألف شخص، شكل بداية العصر النووي وكان السبب المباشر في نهاية الحرب العالمية الثانية. لكن جوبير تساءل: لماذا هيروشيما؟ ولماذا لا تكون طوكيو أو كيوتو؟ ليجيب بأن الكشف التدريجي عن الأرشيفات الأميركية واليابانية سلط الضوء الآن على الأسباب الحقيقية لذلك القرار ذي العواقب التاريخية الكبيرة. ويضيف أنه قد اتضح الآن أن الأميركيين بدؤوا نقاش أهدافهم المستقبلية في اليابان منذ الخامس من مايو/أيار 1943، رغم أن مصنع تخصيب اليورانيوم الخاص بهم لم يكن قد بدأ العمل آنذاك، مما يعني أن واشنطن لم تكن تمتلك بعد المواد الانشطارية اللازمة لتصنيع جهاز ذري. لماذا هيروشيما؟ وحتى في ذلك الوقت المبكر، يقول الكاتب، يبدو أن الأميركيين وضعوا نصب أعينهم عدة أهداف في اليابان وبالذات: طوكيو، وجزر تروك، ونيغاتا، وكيوتو، لكن هذه الأخيرة، التي كانت أولوية في البداية نظرًا لقيمتها الرمزية، استُبعدت في النهاية بناءً على توصية وزير الحرب هنري ستيمسون، الحريص على الحفاظ على "جوهرة ثقافية". واقترح أحد الضباط ضرب طوكيو لكن تم رفض فكرته، ليس لأسباب أخلاقية أو سياسية، وإنما لأن "القنبلة يجب أن تستخدم حيث يكون عمق المياه كافياً لمنع استعادتها في حالة عدم انفجارها". وتحدث ضباط آخرون عن يوكوهاما لكن تم العدول عن ذلك بعدما تبين أن تلك المدينة كانت تتمتع "بأفضل حماية مضادة للطائرات" في اليابان، كما تم النظر في قصف قصر الإمبراطور في طوكيو نظرا لـ"قيمته الرمزية العالية"، ولكن تم رفض ذلك بسبب "قلة أهميته الإستراتيجية"، حسب تقدير أولئك الضباط. وفي النهاية اختيرت هيروشيما، وهي مدينة متوسطة الحجم غير أنها مركز عسكري وصناعي مهم، فهي حسب تقييم الأميركيين: "مستودع عسكري كبير" و"ميناء صناعي، حجمه كبير لدرجة أنه قد يُدمر جزءًا كبيرًا من المدينة، لا سيما وأن التلال المجاورة له قد تُحدث تأثير تركيز، مما يزيد بشكل كبير من الضرر الناجم عن الانفجار". وبعد هيروشيما، اكتشف الأميركيون أن القادة اليابانيين لا يزالون مترددين في الاستسلام وأنهم كانوا مستعدين لمواصلة الحرب، عندها أمر ترومان بإلقاء القنبلة الثانية هذه المرة على ناغازاكي وذلك بعد 3 أيام من قنبلة هيروشيما. وكانت هناك خطة لاستخدام قنبلة ثالثة لضرب طوكيو لولا أن اليابان استسلمت أخيرا بعد 6 أيام، أي في 15 أغسطس/آب 1945 ليمثل ذلك نهاية للحرب العالمية الثانية. لماذا اليابان؟ وعلى عكس ألمانيا، التي لم تُستهدف قط بالأسلحة الذرية، صُنفت اليابان كعدوٍّ يجب ضربه. وبالنسبة لترومان ومستشاريه، كانت القنبلة ستمنع غزوًا بريًا قاتلًا (كان مخططًا له في نوفمبر/تشرين الثاني 1945) وستجبر اليابان على الاستسلام السريع. كان الضغط الإستراتيجي شديدًا، إذ كان الاتحاد السوفياتي يبرز كمنافس مستقبلي في المنطقة، وأرادت واشنطن تحديد مراكز نفوذها. وعلاوة على ذلك، "اختير اليابانيون" كأهداف، كما تشير المذكرة السرية للغاية، على وجه التحديد لأنهم إذا ما استعادوا الجهاز، فإنهم سيكونون "أقل قدرة من الألمان على استخلاص المعرفة المفيدة منه"، وفقا لما نقله الكاتب. منذ ذلك الحين، احتدم الجدل: هل كان هذا القصف ضروريا؟ يبدو أن المعلومات التي كان الأميركيون يحصلون عليها بالتجسس على الاجتماعات الإمبراطورية كشفت لهم أن اليابان لم تكن مستعدة للاستسلام، رغم ضخامة الخسائر، وهكذا، كانت القنبلة الذرية ستُعجّل بنهاية الصراع، حسب الرأي الأميركي. ولكن بأي ثمن؟ هذا هو السؤال الذي لا يزال يُطرح، بعد 80 عاما، في ذكرى هيروشيما.
الجزيرة
منذ 13 ساعات
- الجزيرة
زلزال قوي في إقليم كامتشاتكا الروسي يعيد تنشيط براكين خامدة
تعرض إقليم كامتشاتكا الروسي مؤخرا لزلزال، صنف كأقوى هزة أرضية تضرب المنطقة منذ منتصف القرن الماضي. وقد تسبّب الزلزال في إعادة تنشيط عدد من البراكين الخامدة في الإقليم. اقرأ المزيد
