سر القوة المذهلة لخيوط العنكبوت

الوكيل الإخباري- تقوم العناكب بزيادة قوة شبكتها عن طريق سحب خيوطها باستخدام أرجلها الخلفية، هذه هي نتائج محاكاة أجريت في الولايات المتحدة. وقد تأكد العلماء من ذلك تجريبيا.
وكان الباحثون يهتمون على مدى عشرات الأعوام بخيوط العنكبوت بسبب خصائصها المدهشة. فهي أقوى من الفولاذ، وأكثر مقاومة من الكيفلار، ومرنة مثل المطاط.
اضافة اعلان
وقال جاكوب غراهام، أحد مؤلفي الدراسة: "إن خيوط العنكبوت هي أقوى الألياف العضوية، وهي قابلة للتحلل البيولوجي. لذلك، فهي مادة مثالية لاستخدامها في الأغراض الطبية. ويمكن استخدامها في الغرز الجراحية والمواد الهلامية اللاصقة لإغلاق الجروح."
ومع ذلك، فإن تربية العناكب من أجل خيوطها أمر معقد وغير رابح، لذا يسعى العلماء إلى إعادة إنتاجها في المختبر.
يعمل 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" الأمريكية 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.

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

السوسنة

١٤-٠٥-٢٠٢٥

• السوسنة

دراسة: النياندرتال صنعوا أقدم رماح بألمانيا

السوسنة- كشفت دراسة حديثة أجراها علماء الأنثروبولوجيا أن رماح شونينغن الشهيرة ليست بقدم ما كان يُعتقد سابقًا. فبينما قدرت الدراسات السابقة عمرها بين 300 و400 ألف عام، أظهرت النتائج الجديدة أنها تعود إلى نحو 200 ألف عام فقط.وبحسب ما نشرته مجلة Science Advances، اعتمد الباحثون في تقديرهم الجديد على تحليل الأحماض الأمينية في الأحافير التي عُثر عليها بجوار الرماح، إضافة إلى دراسة طبقات الرواسب المحيطة بها. وتشير هذه النتائج إلى أن الرماح تنتمي للعصر الحجري القديم الأوسط، أي إلى فترة تواجد إنسان نياندرتال في شمال وسط أوروبا، وليس إنسان هايدلبرغ كما كان يُعتقد سابقًا.ويذكر أن ما يسمى برماح شونينغن اكتشفت في منتصف تسعينيات القرن العشرين من قبل علماء الأنثروبولوجيا في منجم سطحي للفحم البني الذي يحمل نفس الاسم في ساكسونيا، إلى جانب بقايا حيوانات وقطع حجرية أثرية مختلفة. وحينها قدر أن عمرها يتراوح بين 380 ألف إلى 400 ألف عام، ما يجعلها أقدم مثال للأدوات التي استخدمها الصيادون وجامعو الثمار الأوروبيون المعروفون باسم إنسان هايدلبيرغ (Homo heidelbergensis هومو هايدلبيرغينسيس)، وهو سلف مشترك محتمل للكرومانيون والنياندرتال.ولكن وفقا للباحث أولاف غريس من جامعة ماينز اللمانية شكك فريق من علماء الأنثروبولوجيا الأوروبيين في عمر هذه الرماح، واعتقدوا أن عمرها لا يتجاوز 300 ألف عام. لذلك أجروا دراسة جديدة باستخدام تقنية جديدة نسبيا، وهي تحديد التسلسل الزمني للأحماض الأمينية.يعتمد هذا النهج لتأريخ القطع الأثرية على أن البروتينات في جميع الخلايا الحية تتكون من أحماض أمينية تدور "إلى اليسار". بعد موت حاملي هذه البروتينات، تغير بعض جزيئات الأحماض الأمينية بنيتها وتتجه "إلى اليمين"، ما يسمح بتحديد عمر القطع الأثرية التي دفنت في مناطق باردة نسبيا من الأرض بجوار البقايا العضوية بدقة عالية.وقد أجرى علماء الأنثروبولوجيا مثل هذه القياسات لنسختين من رماح شونينغن، واكتشفوا أن عمر هذه القطع الأثرية ليس 300 أو 400 ألف عام، بل حوالي 200 ألف عام. أي أنها تعود إلى إنسان نياندرتال المبكر، وليس إلى إنسان هايدلبيرغ:

صراحة نيوز

٢١-٠٤-٢٠٢٥

• صراحة نيوز

ذكاء اصطناعي جديد يساعد في فهم أمراض الزهايمر

صراحة نيوز ـ في دراسة حديثة نُشرت في مجلة Proceedings of the National Academy of Science في 15 من أبريل، كشفت أداة ذكاء اصطناعي جديدة عن الكيفية التي تتشوه بها البروتينات المرتبطة بالأمراض العصبية لتتحول إلى بُنى ضارة، وهو تقدم جوهري في فهم الأمراض العصبية التنكسية مثل الزهايمر وباركنسون. قاد الدراسة Mingchen Chen من مختبر Changping، و Peter Wolynes من جامعة رايس Rice University، وجرى خلال هذه الدراسة اختبار أداة جديدة تُدعى RibbonFold، تعتمد على طريقة حسابية قادرة على التنبؤ ببُنى ألياف الأميلويد (وهي ألياف طويلة وملتوية تتراكم في أدمغة المرضى الذين يعانون اضطرابات عصبية). تتميز RibbonFold بتركيزها الفريد في تحليل البُنى المعقدة والمتغيرة للبروتينات المطوية بنحو غير صحيح، بدلًا من البروتينات السليمة. قال Peter Wolynes: 'لقد أثبتنا أنه يمكن تطوير خوارزميات ذكاء اصطناعي للتنبؤ بدقة بهياكل ألياف الأميلويد'. وأشار إلى أن RibbonFold تتفوق على أدوات مثل AlphaFold، التي دُربت فقط على التنبؤ بالبروتينات المطوية بنحو سليم. أداة RibbonFold الجديدة درّب الباحثون النموذج الجديد الذي تعتمد عليه أداة RibbonFold باستخدام بيانات هيكلية معروفة لألياف الأميلويد، ثم اختبروه على هياكل أخرى لم تُدرج عمدًا في مرحلة التدريب. وأظهرت النتائج أن RibbonFold تتفوق على الأدوات الأخرى في هذا المجال المتخصص، كما كشفت عن تفاصيل دقيقة لم تكن ملحوظة سابقًا عن كيفية تشكل الأميلويد وتطوره داخل الجسم. كما تشير الدراسة إلى أن الألياف قد تبدأ ببنية معينة، لكنها تتحول لاحقًا إلى تكوينات أكثر صلابة بمرور الوقت، مما يساهم في تطور المرض. وقال Peter Wolynes: 'يمكن للبروتينات المطوية بنحو غير صحيح أن تتخذ العديد من الأشكال المختلفة. وتُظهر طريقتنا أن الأشكال الأكثر استقرارًا وغير القابلة للذوبان هي التي تبقى في النهاية، مما يفسر الظهور المتأخر للأعراض المَرضية'. آفاق جديدة في مجال تطوير الأدوية قد تمثل قدرة RibbonFold على التنبؤ بتعدد أشكال الأميلويد نقطة تحول في نهج العلماء تجاه الأمراض العصبية. فبفضل طريقتها الدقيقة والقابلة للتوسيع في تحليل البُنى الضارة لتجمعات البروتينات، تفتح الأداة آفاقًا جديدة في تطوير الأدوية؛ إذ يمكن للباحثين تصميم أدوية تستهدف البُنى الليفية الأكثر ارتباطًا بالمرض بدقة أعلى من قبل. كما توفر الدراسة رؤى أعمق في مجال التجميع الذاتي للبروتينات، مما قد يؤثر في تطوير المواد الحيوية الصناعية. وتُجيب الدراسة أيضًا عن لغز في علم الأحياء البنيوي: كيف يمكن لبروتينات متطابقة أن تطوى إلى أشكال مختلفة مسببة للأمراض؟

الدستور

١٥-٠٤-٢٠٢٥

• الدستور

أمل جديد لعلاج العقم.. اكتشاف آلية جينية لحماية الخصوبة

عمان - 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.