الدب القطبي.. أعجوبة الخلق الذي لا يتجمد فراؤه مهما حصل
تتكيف الدببة القطبية بشكل مثالي مع موطنها البارد في القطب الشمالي، فهي تمتلك الفراء الأبيض، والجلد السميك الممتلئ، والمخالب الحادة، والركض بسرعة 40 كيلومترًا في الساعة.
والآن، اكتشف الباحثون أن هذه الحيوانات المفترسة الأكبر في القطب الشمالي تتمتع بقوة خارقة خفية يمكن لأي شخص شاهد فيلمًا وثائقيًا عن الحياة البرية أن يلاحظها، وهي عدم التصاق الجليد بفرائها.
وفقًا لدراسة جديدة نُشرت في مجلة "ساينس أدفانسز"، فإن مادة دهنية تفرزها الغدد الموجودة في جلد الدببة القطبية تساعد على بقائها على قيد الحياة في الطقس القاسي من خلال منع فرائها من التجمد في درجات حرارة تحت الصفر.
البحث عن حل للغز
تقول المؤلفة الرئيسية للدراسة بوديل هولست، وهي فيزيائية في جامعة بيرغن في النرويج، إنها استلهمت فكرة البحث في فراء الدب القطبي بعد مشاهدتها برنامجًا تلفزيونيًا للمسابقات حول الحيوانات القطبية الشمالية قبل 5 سنوات، ولاحظت أن الدببة بالكاد تكون مرئية في كاميرات التصوير الحراري مما يعني أن فراءها له نفس درجة حرارة البيئة المحيطة.
وتضيف هولست في حديثها "للجزيرة نت" أنها "أدركت أن هذا يعني أن درجة حرارة فرائها الخارجي أقل من درجة التجمد، لكنها لم تر قط دبًا قطبيًا مغطى بالجليد في أي فيلم وثائقي عن الحياة البرية، حتى بعد القفز والسباحة في مياه تحت درجة التجمد ثم العودة إلى الأرض لأكل فريستها".
ومن المعروف أن أغلب شعر الثدييات يمكن أن يتجمد عندما يبتل في درجات حرارة باردة، مما جعل هولست تتساءل: كيف لا يشكل التجمد مشكلة للدببة، تواجهها بالفعل العديد من الثدييات الأخرى في البيئات الباردة، من ثور المسك إلى المستكشفين القطبيين الملتحين في يوم شتوي شديد البرودة؟ ولماذا لا يُغطى جسمهم بالجليد حتى بعد الغوص في الماء في ظل هذه الظروف؟
سألت هولست الباحثين في المعهد القطبي النرويجي عما إذا كانوا يعرفون الإجابة على هذه الأسئلة، لكنها لم تحصل على إجابة، مما دفعها إلى جمع فريق دولي من 12 باحثا لاختبار مدى مقاومة فراء الدببة القطبية للتجمد.
في البداية، اعتقدت هولست أن تأثير مقاومة الجليد قد يكون مرتبطا ببنية شعر الدببة، لكن اختبارا مجهريا كشف أنه يشبه إلى حد كبير شعر الإنسان، لذلك تحولت بعد ذلك إلى التحقيق في دهون الفراء.
تركيبة دهنية مقاومة للجليد
في جهد متعدد التخصصات، جمَّد الباحثون كتلا من الجليد على عينات من مواد مختلفة، بما في ذلك فراء الدب القطبي المغسول وغير المغسول، بالإضافة إلى الشعر البشري الذي يحتوي على دهون طبيعية، وجلود الزلاجات المغطاة بمواد كيميائية تقلل الاحتكاك تسمى الفلوروكربونات، والتي تُستخدم لمساعدة الزلاجات على الانزلاق.
واختبر الباحثون مدى التصاق الجليد بهذه المواد عن طريق قياس مقدار القوة المطلوبة لتحريك كتلة الجليد من كل منها، حتى إن أحد الباحثين الرئيسيين في الدراسة جوليان كارولان، وهو كيميائي في كلية ترينيتي في دبلن، استخدم شعره الخاص في البحث.
ونتيجة لجهودهم، وجد الباحثون أن فراء الدب الدهني غير المغسول مماثلا في فعاليته لجلود الزلاجات المعالجة بالفلوروكربونات التي قاومت الالتصاق بالجليد، مقارنةً بعينات من الشعر البشري والفراء المغسول من الدهون.
ووجدوا أيضًا أن القوة المطلوبة لإزالة الجليد من فراء الدب القطبي كانت ربع ما هو مطلوب للفراء المغسول الذي فقد إلى حد كبير خصائصه المضادة للتجمد، أو شعر الإنسان على الرغم من أنه دهني أيضًا، مما يعني أن الدببة يمكنها التخلص بسهولة من أي جليد.
وأظهرت هولست وزملاؤها أن مقاومة فراء الدب القطبي للجليد ترجع إلى الدهون الطبيعية التي تفرزها على الشعر، وليس إلى خصيصة الفراء نفسه، مما يشير إلى أن الطبقة الدهنية على الشعر -وهي جزء مما يحتويه الفراء- هي المفتاح لتأثير مضاد للجليد.
وأظهر تحليل كيميائي أجراه الباحثون للدهون الموجودة على فراء الدببة، ويطلق عليها العلماء اسم الزهم، أنها تحتوي على خليط من الكوليسترول وثنائي أسيل الجلسرين والأحماض الدهنية الأخرى التي تميزه عن الزهم الذي تفرزه الغدد الدهنية الموجودة لدى العديد من الثدييات، بما في ذلك البشر.
بالإضافة إلى ذلك، وجد الباحثون أن دهون الدب القطبي تفتقر إلى مركب يسمى "السكوالين"، وهو مادة ذات كثافة قليلة تحتوي على بعض الأحماض الدهنية غير العادية، ولها خصائص تجعل الجليد يلتصق بها بسهولة، وتوجد عادة في شعر البشر وثعالب الماء والعديد من الثدييات البحرية الأخرى، مما يشير إلى أن هذا النقص يمكن أن يساعد في مقاومة الجليد، وفقًا لبيان صادر عن كلية ترينيتي في دبلن.
هذه الوصفة بتركيبها الفريد من نوعه في الدببة القطبية تقلل بشكل كبير من قدرة الجليد على الالتصاق بالفراء، وهو ما يجعل هذه الحيوانات تقاوم الجليد في الطقس القطبي البارد.
وصفة قديمة لمقاومة الجليد
تميز نتائج الدراسة الدببة القطبية عن الحيوانات الأخرى التي تعيش في الطقس البارد، مثل البطاريق، التي تأتي خصائصها المضادة للتجمد من بنية ريشها، في حين تأتي آلية الدببة المضادة للتجمد من الدهون وليس من فرائها.
كما تعزز هذه النتائج أيضًا المعرفة الأصلية حول الدببة التي تعيش في القطب الشمالي، حيث تؤكد هولست أن فريقها ليس أول من اكتشف هذه الخصائص الخاصة المضادة للتجمد، فقد كان هذا معروفًا منذ قرون للسكان الأصليين في القطب الشمالي.
استغل سكان القطب الشمالي مثل الإنويت هذه الخصائص المقاومة للجليد، فقد اعتادوا على تحضير فراء الدب القطبي بطريقة تحافظ على الزهم، على عكس الطرق المستخدمة في فراء أنواع أخرى.
كما استخدموا الفراء بطرق مختلفة، حتى أن صيادي الإنويت في غرينلاند ارتدوا ملابس فرو الدب القطبي للتحرك بهدوء على الأسطح الجليدية، ووضعوا قطعًا من فراء الدب القطبي تحت أرجل المقاعد التي يستخدمها الصيادون لمنعها من الالتصاق بالجليد في أقسى الظروف المناخية.
كما صنعوا أحذية من جلود الدببة القطبية للتحرك في صمت تام عبر الجليد أثناء مطاردة الحيوانات، وهو ما تعتمد عليه الدببة القطبية كصيادين حين تتربص بالفقمة والفرائس الأخرى بالقرب من ثقوب الجليد البحري حتى تظهر على السطح لتنقض عليها بأقل قدر من الاحتكاك بين الفراء والجليد.
مواد مستوحاة من فراء الدببة
بعد فهم كيفية بقاء الدببة القطبية دافئة وجافة في القطب الشمالي، تقول هولست إن "الدراسة تقدم رؤى وإلهاما لتطوير مواد مقاومة للجليد يتم الحصول عليها من مصادر طبيعية، وتوفر حلا أكثر ملاءمة للبيئة لمشكلة الجليد طويلة الأمد دون التسبب في ضرر".
ويأمل الباحثون أن تمهد دراسة التركيبة التي تقوم عليها دهون الدب القطبي الطريق أمام ابتكارات جديدة، وتطوير بدائل أكثر صحة للمواد المقاومة للجليد المحملة بمواد بيرفلورو ألكيل وبولي فلورو ألكيل.
على سبيل المثال، قد تلهم نسبة الجلسرين والشمع في دهون الدب القطبي أنواعًا جديدة من الطلاءات المقاومة للجليد للزلاجات وأنواع أخرى من الأسطح، بعضها يحتوي حاليًا على مواد كيميائية صناعية سامة.
تُستخدم هذه المواد المعروفة أيضًا باسم "المواد الكيميائية الدائمة"، بسبب طول فترة بقائها في البيئة غالبًا، على نطاق واسع في صنع مواد أواني الطهي غير اللاصقة والملابس المقاومة للماء وتغليف الأطعمة وخيط تنظيف الأسنان ومجموعة متنوعة من المنتجات الأخرى.
لكن الأدلة المتزايدة تشير إلى أن العديد منها يمكنها الانتقال عبر التربة لتلويث مياه الشرب، وترتبط بمجموعة من المشاكل الصحية لدى البشر والحياة البرية، وتشكل مخاطر الإصابة بالسرطان والعقم ومشاكل صحية أخرى للأشخاص حتى عند مستويات منخفضة من التعرض.
وتنافس قدرة جلود الدببة الدهنية الطبيعية على مقاومة الجليد قدرة بعض أكثر الألياف الصناعية تقدمًا والمطلية بهذه المواد الكيميائية، والتي تستخدم لمقاومة الزيت والحرارة والماء والجليد.
ويستكشف فريق هولست حاليًا تطبيقات محتملة جديدة وأكثر صداقة للبيئة، لا تحتوي على مركبات الفلوروكربون طويلة الأمد المستخدمة حاليًا لمقاومة الجليد في إنشاء شمع التزلج (مادة توضع على قاع زلاجات الثلج تم حظرها في النرويج لأسباب بيئية) ومواد التشحيم وحتى سوائل إزالة الجليد من الطائرات.
ويقول الباحثون إن المهندسين يمكنهم استخدام المكونات الموجودة في دهون الدببة القطبية -مثل شمع الشعر- إنشاء منتجات أكثر أمانًا للأشخاص الذين يعملون في بيئات باردة.
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الجزيرة
٢٤-٠٤-٢٠٢٥
- الجزيرة
العلماء يكتشفون لونا جديدا "لم ير من قبل" مطلقًا
أعلن علماء من جامعة كاليفورنيا بيركلي، وجامعة واشنطن عن اكتشاف لون لم يُرصد من قبل، وقد تحقق هذا الإنجاز من خلال طريقة جديدة لتحفيز شبكية العين. يُدرك الإنسان الألوان عادةً الخلايا المخروطية، وهي نوع من الخلايا الحساسة للضوء موجودة في شبكية العين، وتحديدًا مسؤولة عن رؤية الألوان وحدة البصر في الضوء الساطع، تُسمى "مخروطية" لأن شكلها يشبه المخروط تحت المجهر. مخاريط الضوء يوجد 3 أنواع رئيسية، وكل نوع يستجيب لطول موجي مختلف من الضوء، فالخلايا الحمراء حساسة للضوء ذي الموجات الطويلة ( أي اللون الأحمر)، والخلايا الخضراء حساسة للضوء متوسط الطول الموجي (أي اللون الأخضر)، والخلايا الزرقاء حساسة للضوء القصير الموجة (أي اللون الأزرق). عندما يسقط الضوء على الخلايا المخروطية، تمتصه الأصباغ الموجودة فيها، هذا يُحفّز الخلية لتُرسل إشارة كهربائية عبر العصب البصري إلى الدماغ، الذي يترجم هذه الإشارات إلى صورة ملونة. وبفضل هذه الأنواع الثلاثة، يمكننا رؤية ملايين الألوان بدمج الإشارات المختلفة منها، ولفهم الأمر تخيل أنك ترى أمامك الآن قميصا أصفر، هذا القميص يتسبب في تنشيط المستقبلات الخاصة باللونين الأحمر والأخضر بشكل أكبر مقارنة بمستقبلات اللون الأزرق. ويفسر عقلك هذه الإشارات المتباينة على أنها اللون الأصفر، بشكل يشبه أن تقوم بمزج اللونين الأخضر والأحمر لتحصل على الأصفر، كما كنا نفعل في المدارس صغارا. جهاز أوز وفي الظروف الطبيعية، يستحيل تحفيز نوع واحد فقط من المخاريط دون التأثير على الأنواع الأخرى بسبب تداخل الحساسيات، هذا التقييد يُقيد إدراكنا للألوان ضمن نطاق محدد. وبحسب الدراسة ، التي نشرها هذا الفريق في دورية "ساينس أدفانسز" طوّر الباحثون جهازًا يُسمى "أوز" يُمكنه استهداف المخاريط الخضراء فقط، باستخدام نبضات ليزر دقيقة، مُتجنبين تحفيز المخاريط الحمراء والزرقاء. ومن خلال تحفيز هذه المخاريط حصريًا، أدرك المشاركون في الدراسة (وهم 5 أفراد) لونًا فريدًا، وُصف بأنه "أزرق مخضرّ شديد التشبع"، وهو لون "لا يتوافق مع أي لون طبيعي معروف"، سُمي هذا اللون "أولو". وفي الاختبارات اللاحقة، واجه المشاركون صعوبة في مطابقة لون "أولو" باستخدام مراجع الألوان القياسية، مما يدل على تميزه عن الألوان المعروفة، وإدراك لون جديد. إدراك الألوان تقدم هذه الدراسة أفكارا مثيرة للانتباه حول كيفية معالجة الدماغ للألوان، وقد يؤدي ذلك إلى فهم أعمق لآليات الإدراك البصري. وربما تُساعد هذه التقنية في تطوير علاجات لعدد من الاضطرابات البصرية المتعلقة بإدراك الألوان، وربما تفتح الباب لمحاكاة ألوان أخرى مستحيلة وتطبيق الأمر في الواقع الافتراضي والفنون البصرية. وحاليًا، لا يمكن عرض "أولو" على الشاشات القياسية أو إعادة إنتاجه بالوسائل التقليدية، مما يحد من إمكانية الوصول إليه خارج المختبرات. ولذلك، يجادل بعض الخبراء بأن "أولو" قد يكون نسخة متطرفة من الألوان الحالية، وليس لونًا جديدًا تمامًا. عالم جديد مختلف والواقع أن الفكرة نفسها ليست جديدة، فمن المعروف أن هناك ألوانا في الطبيعة لا يراها البشر، فمثلا يمتلك روبيان أو جمبري السرعوف 4 أضعاف المستقبلات الضوئية التي يمتلكها البشر، مما يسمح له باستشعار خصائص للضوء غير مرئية للبشر وللحيوانات الأخرى. ويعني ذلك أن قدرات الإدراك البصري عند روبيان السرعوف تتخطى حاجز الضوء المرئي، حيث يبدأ نطاق قدرة روبيان السرعوف على إدراك الإشعاع الكهرومغناطيسي من الأشعة تحت الحمراء، ويمتد عبر الطيف المرئي بالكامل، ويدخل في الأشعة فوق البنفسجية، وهو أمر يمكّنه من تمييز تفاصيل ورؤية دقائق لا يمكن لنا نحن البشر إدراكها. إلى جانب ذلك يمكن للعديد من أنواع الطيور والنحل إدراك الأشعة فوق البنفسجية، تساعدها هذه القدرة على اكتشاف أنماط وألوان أكثر تفصيلا في ريش الفرائس مثلا، أو في الفواكه، والتي غالبا ما تعكس الأشعة فوق البنفسجية، وبالتالي يمكن لهذه الكائنات رؤية تفاصيل لا يراها البشر أصلا. وبشكل خاص، تتمتع أنواع من النسور والصقور برؤية رباعية الألوان، أي أن لديها 4 أنواع من الخلايا المخروطية في شبكية أعينها، وهذا يسمح لها برؤية مجموعة أوسع من الألوان، ما يسهل عليها إيجاد الفرائس من مسافات بعيدة. وتمتلك بعض أنواع الفراشات، مثل "فراشة ذيل السنونو الصفراء" اليابانية، ما يصل إلى 6 أنواع من المستقبلات الضوئية، مما يسمح لها برؤية مجموعة أوسع بكثير من الألوان، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية، وهذا يساعدها على تحديد الأزواج والزهور بشكل أكثر فعالية.
الجزيرة
٢٢-٠٤-٢٠٢٥
- الجزيرة
كيف عاش البشر حينما انقلبت أقطاب الأرض قبل 41 ألف سنة؟
خلال تاريخها الطويل، شهدت الأرض ضعفًا ملحوظًا في مجالها المغناطيسي أكثر من مرة، بل ورصد العلماء انقلابات كاملة لمغناطيسية الأرض. ولا يعني ذلك انقلاب الأرض نفسها، لكن انقلاب أقطابها المغناطيسية فقط، ويعني ذلك أن البوصلة لو كانت موجودة وقتها، فإنها ستتجه للجنوب بدلا من الشمال. انحراف لاشامب أقرب هذه الأحداث لنا زمنيا يسمى "انحراف لاشامب"، حيث ضعف المجال المغناطيسي وانقلب بشكل غير مستقر (لكنه غير كامل) ثم عاد إلى وضعه الطبيعي. استمر الأمر لحوالي ألف سنة فقط، وكان أقصى ضعف للمجال المغناطيسي خلاله لمدة 250 سنة تقريبًا، وخلال الذروة، انخفضت شدة الحقل المغناطيسي بنسبة حوالي 90% عن مستواها الطبيعي. بمعنى أوضح، كانت الأرض تقريبا دون درع يحميها. جعل ذلك الأرض أكثر عرضة للإشعاعات الكونية والشمسية، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية الضارة، مما شكل تحديات للحياة على الكوكب، حيث يمكن أن يؤدي هذا الإشعاع إلى مشاكل صحية، بما في ذلك تلف الجلد وزيادة معدلات الطفرات. كيف تكيف البشر؟ تشير دراسة حديثة من جامعة ميشيغان، نُشرت في مجلة ساينس أدفانسز، إلى أن البشر طور إستراتيجيات تكيفية للتخفيف من هذه التحديات، والتي ربما ساهمت في بقائهم، وتراجع أعداد إنسان النياندرتال. وبحسب الدراسة، وضع البشر المغرة على بشراتهم، وهي صبغة طينية طبيعية غنية بأكسيد الحديد، وتشير الدراسات التجريبية إلى أن المغرة قادرة على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية، وتعمل كواقٍ شمسي بدائي، وبالتالي فقد وفرت هذه الممارسة الحماية من التعرض المتزايد للأشعة فوق البنفسجية. إلى جانب ذلك، تشير الأدلة إلى أن الإنسان العاقل أنتج ملابس مُفصّلة باستخدام أدوات مثل الإبر والمخرز، وقد وفرت هذه الملابس حماية أفضل من العوامل البيئية، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية. وفي تلك الفترة، شهد استخدام الكهوف كمأوى ارتفاعًا ملحوظًا، إذ وفرت الحماية من الإشعاع وظروف الطقس القاسية. في هذا السياق، افتقر إنسان نياندرتال، الذي تعايش مع الإنسان العاقل خلال هذه الفترة، إلى أدلة على سلوكيات تكيفية مماثلة، ويعقد الباحثون أن ذلك جعلهم أكثر عرضة للتحديات البيئية في ذلك الوقت، وربما تسبب ذلك في تراجع أعداد إنسان النياندرتال. هل يمكن أن نشهد انحراف لاشامب جديدا؟ انعكس المجال المغناطيسي للأرض مرات عديدة عبر تاريخه بمعدل وصل إلى مرة كل 200 ألف إلى 300 ألف عام تقريبًا، لكن رغم ذلك كانت هناك انقلابات أبعد زمنيا، وحدث آخر انقلاب كامل ومستقر منذ حوالي 780 ألف عام. يقترح فريق من العلماء أننا قد نكون على موعد مع انقلاب آخر قريب نسبيا، حيث ضعف المجال المغناطيسي للأرض تدريجيًا على مدار الـ150 عامًا الماضية، خاصةً فوق منطقة تُسمى شذوذ جنوب الأطلسي، حيث تتعرض الأقمار الصناعية لمزيد من الإشعاع، لكن هذا لا يعني بالضرورة أن الانقلاب وشيك. وفي كل الأحوال، فإن الانقلابات المغناطيسية عمليات بطيئة تستغرق عادةً آلاف السنين، حيث لا ينقلب المجال المغناطيسي بين عشية وضحاها، بل يضعف، ويتحرك، ثم يُعيد توجيهه. إذا حدث ذلك فقد يؤدي ضعف المجال المغناطيسي إلى وصول المزيد من الإشعاع الشمسي والكوني إلى السطح، وخاصة في المناطق القطبية والاستوائية، وقد يؤثر هذا على الأجهزة الإلكترونية والأقمار الصناعية، وقد تتعطل شبكات الكهرباء، ونظام تحديد المواقع العالمي. لكن في هذا السياق لا يُتوقع حدوث انقراضات جماعية، حيث لا يوجد دليل على أن الانعكاسات المغناطيسية تسببت في انقراضات جماعية في الماضي. ومثلما فعلت في الماضي، فمن المرجح أن تتكيف الحياة على الأرض، بما في ذلك البشر، مع هذا الوضع، خاصة مع التكنولوجيا الحديثة.
الجزيرة
٠٧-٠٣-٢٠٢٥
- الجزيرة
الدب القطبي.. أعجوبة الخلق الذي لا يتجمد فراؤه مهما حصل
تتكيف الدببة القطبية بشكل مثالي مع موطنها البارد في القطب الشمالي، فهي تمتلك الفراء الأبيض، والجلد السميك الممتلئ، والمخالب الحادة، والركض بسرعة 40 كيلومترًا في الساعة. والآن، اكتشف الباحثون أن هذه الحيوانات المفترسة الأكبر في القطب الشمالي تتمتع بقوة خارقة خفية يمكن لأي شخص شاهد فيلمًا وثائقيًا عن الحياة البرية أن يلاحظها، وهي عدم التصاق الجليد بفرائها. وفقًا لدراسة جديدة نُشرت في مجلة "ساينس أدفانسز"، فإن مادة دهنية تفرزها الغدد الموجودة في جلد الدببة القطبية تساعد على بقائها على قيد الحياة في الطقس القاسي من خلال منع فرائها من التجمد في درجات حرارة تحت الصفر. البحث عن حل للغز تقول المؤلفة الرئيسية للدراسة بوديل هولست، وهي فيزيائية في جامعة بيرغن في النرويج، إنها استلهمت فكرة البحث في فراء الدب القطبي بعد مشاهدتها برنامجًا تلفزيونيًا للمسابقات حول الحيوانات القطبية الشمالية قبل 5 سنوات، ولاحظت أن الدببة بالكاد تكون مرئية في كاميرات التصوير الحراري مما يعني أن فراءها له نفس درجة حرارة البيئة المحيطة. وتضيف هولست في حديثها "للجزيرة نت" أنها "أدركت أن هذا يعني أن درجة حرارة فرائها الخارجي أقل من درجة التجمد، لكنها لم تر قط دبًا قطبيًا مغطى بالجليد في أي فيلم وثائقي عن الحياة البرية، حتى بعد القفز والسباحة في مياه تحت درجة التجمد ثم العودة إلى الأرض لأكل فريستها". ومن المعروف أن أغلب شعر الثدييات يمكن أن يتجمد عندما يبتل في درجات حرارة باردة، مما جعل هولست تتساءل: كيف لا يشكل التجمد مشكلة للدببة، تواجهها بالفعل العديد من الثدييات الأخرى في البيئات الباردة، من ثور المسك إلى المستكشفين القطبيين الملتحين في يوم شتوي شديد البرودة؟ ولماذا لا يُغطى جسمهم بالجليد حتى بعد الغوص في الماء في ظل هذه الظروف؟ سألت هولست الباحثين في المعهد القطبي النرويجي عما إذا كانوا يعرفون الإجابة على هذه الأسئلة، لكنها لم تحصل على إجابة، مما دفعها إلى جمع فريق دولي من 12 باحثا لاختبار مدى مقاومة فراء الدببة القطبية للتجمد. في البداية، اعتقدت هولست أن تأثير مقاومة الجليد قد يكون مرتبطا ببنية شعر الدببة، لكن اختبارا مجهريا كشف أنه يشبه إلى حد كبير شعر الإنسان، لذلك تحولت بعد ذلك إلى التحقيق في دهون الفراء. تركيبة دهنية مقاومة للجليد في جهد متعدد التخصصات، جمَّد الباحثون كتلا من الجليد على عينات من مواد مختلفة، بما في ذلك فراء الدب القطبي المغسول وغير المغسول، بالإضافة إلى الشعر البشري الذي يحتوي على دهون طبيعية، وجلود الزلاجات المغطاة بمواد كيميائية تقلل الاحتكاك تسمى الفلوروكربونات، والتي تُستخدم لمساعدة الزلاجات على الانزلاق. واختبر الباحثون مدى التصاق الجليد بهذه المواد عن طريق قياس مقدار القوة المطلوبة لتحريك كتلة الجليد من كل منها، حتى إن أحد الباحثين الرئيسيين في الدراسة جوليان كارولان، وهو كيميائي في كلية ترينيتي في دبلن، استخدم شعره الخاص في البحث. ونتيجة لجهودهم، وجد الباحثون أن فراء الدب الدهني غير المغسول مماثلا في فعاليته لجلود الزلاجات المعالجة بالفلوروكربونات التي قاومت الالتصاق بالجليد، مقارنةً بعينات من الشعر البشري والفراء المغسول من الدهون. ووجدوا أيضًا أن القوة المطلوبة لإزالة الجليد من فراء الدب القطبي كانت ربع ما هو مطلوب للفراء المغسول الذي فقد إلى حد كبير خصائصه المضادة للتجمد، أو شعر الإنسان على الرغم من أنه دهني أيضًا، مما يعني أن الدببة يمكنها التخلص بسهولة من أي جليد. وأظهرت هولست وزملاؤها أن مقاومة فراء الدب القطبي للجليد ترجع إلى الدهون الطبيعية التي تفرزها على الشعر، وليس إلى خصيصة الفراء نفسه، مما يشير إلى أن الطبقة الدهنية على الشعر -وهي جزء مما يحتويه الفراء- هي المفتاح لتأثير مضاد للجليد. وأظهر تحليل كيميائي أجراه الباحثون للدهون الموجودة على فراء الدببة، ويطلق عليها العلماء اسم الزهم، أنها تحتوي على خليط من الكوليسترول وثنائي أسيل الجلسرين والأحماض الدهنية الأخرى التي تميزه عن الزهم الذي تفرزه الغدد الدهنية الموجودة لدى العديد من الثدييات، بما في ذلك البشر. بالإضافة إلى ذلك، وجد الباحثون أن دهون الدب القطبي تفتقر إلى مركب يسمى "السكوالين"، وهو مادة ذات كثافة قليلة تحتوي على بعض الأحماض الدهنية غير العادية، ولها خصائص تجعل الجليد يلتصق بها بسهولة، وتوجد عادة في شعر البشر وثعالب الماء والعديد من الثدييات البحرية الأخرى، مما يشير إلى أن هذا النقص يمكن أن يساعد في مقاومة الجليد، وفقًا لبيان صادر عن كلية ترينيتي في دبلن. هذه الوصفة بتركيبها الفريد من نوعه في الدببة القطبية تقلل بشكل كبير من قدرة الجليد على الالتصاق بالفراء، وهو ما يجعل هذه الحيوانات تقاوم الجليد في الطقس القطبي البارد. وصفة قديمة لمقاومة الجليد تميز نتائج الدراسة الدببة القطبية عن الحيوانات الأخرى التي تعيش في الطقس البارد، مثل البطاريق، التي تأتي خصائصها المضادة للتجمد من بنية ريشها، في حين تأتي آلية الدببة المضادة للتجمد من الدهون وليس من فرائها. كما تعزز هذه النتائج أيضًا المعرفة الأصلية حول الدببة التي تعيش في القطب الشمالي، حيث تؤكد هولست أن فريقها ليس أول من اكتشف هذه الخصائص الخاصة المضادة للتجمد، فقد كان هذا معروفًا منذ قرون للسكان الأصليين في القطب الشمالي. استغل سكان القطب الشمالي مثل الإنويت هذه الخصائص المقاومة للجليد، فقد اعتادوا على تحضير فراء الدب القطبي بطريقة تحافظ على الزهم، على عكس الطرق المستخدمة في فراء أنواع أخرى. كما استخدموا الفراء بطرق مختلفة، حتى أن صيادي الإنويت في غرينلاند ارتدوا ملابس فرو الدب القطبي للتحرك بهدوء على الأسطح الجليدية، ووضعوا قطعًا من فراء الدب القطبي تحت أرجل المقاعد التي يستخدمها الصيادون لمنعها من الالتصاق بالجليد في أقسى الظروف المناخية. كما صنعوا أحذية من جلود الدببة القطبية للتحرك في صمت تام عبر الجليد أثناء مطاردة الحيوانات، وهو ما تعتمد عليه الدببة القطبية كصيادين حين تتربص بالفقمة والفرائس الأخرى بالقرب من ثقوب الجليد البحري حتى تظهر على السطح لتنقض عليها بأقل قدر من الاحتكاك بين الفراء والجليد. مواد مستوحاة من فراء الدببة بعد فهم كيفية بقاء الدببة القطبية دافئة وجافة في القطب الشمالي، تقول هولست إن "الدراسة تقدم رؤى وإلهاما لتطوير مواد مقاومة للجليد يتم الحصول عليها من مصادر طبيعية، وتوفر حلا أكثر ملاءمة للبيئة لمشكلة الجليد طويلة الأمد دون التسبب في ضرر". ويأمل الباحثون أن تمهد دراسة التركيبة التي تقوم عليها دهون الدب القطبي الطريق أمام ابتكارات جديدة، وتطوير بدائل أكثر صحة للمواد المقاومة للجليد المحملة بمواد بيرفلورو ألكيل وبولي فلورو ألكيل. على سبيل المثال، قد تلهم نسبة الجلسرين والشمع في دهون الدب القطبي أنواعًا جديدة من الطلاءات المقاومة للجليد للزلاجات وأنواع أخرى من الأسطح، بعضها يحتوي حاليًا على مواد كيميائية صناعية سامة. تُستخدم هذه المواد المعروفة أيضًا باسم "المواد الكيميائية الدائمة"، بسبب طول فترة بقائها في البيئة غالبًا، على نطاق واسع في صنع مواد أواني الطهي غير اللاصقة والملابس المقاومة للماء وتغليف الأطعمة وخيط تنظيف الأسنان ومجموعة متنوعة من المنتجات الأخرى. لكن الأدلة المتزايدة تشير إلى أن العديد منها يمكنها الانتقال عبر التربة لتلويث مياه الشرب، وترتبط بمجموعة من المشاكل الصحية لدى البشر والحياة البرية، وتشكل مخاطر الإصابة بالسرطان والعقم ومشاكل صحية أخرى للأشخاص حتى عند مستويات منخفضة من التعرض. وتنافس قدرة جلود الدببة الدهنية الطبيعية على مقاومة الجليد قدرة بعض أكثر الألياف الصناعية تقدمًا والمطلية بهذه المواد الكيميائية، والتي تستخدم لمقاومة الزيت والحرارة والماء والجليد. ويستكشف فريق هولست حاليًا تطبيقات محتملة جديدة وأكثر صداقة للبيئة، لا تحتوي على مركبات الفلوروكربون طويلة الأمد المستخدمة حاليًا لمقاومة الجليد في إنشاء شمع التزلج (مادة توضع على قاع زلاجات الثلج تم حظرها في النرويج لأسباب بيئية) ومواد التشحيم وحتى سوائل إزالة الجليد من الطائرات. ويقول الباحثون إن المهندسين يمكنهم استخدام المكونات الموجودة في دهون الدببة القطبية -مثل شمع الشعر- إنشاء منتجات أكثر أمانًا للأشخاص الذين يعملون في بيئات باردة.
