تصورات علمية حول انتشار الفيروسات التنفسية

دقائق الغبار الجوي تساهم في حملها لمسافات أبعد

 لينسي مار في محاضرة عن انتشار الفيروسات المحمولة جوا
لينسي مار في محاضرة عن انتشار الفيروسات المحمولة جوا
TT

تصورات علمية حول انتشار الفيروسات التنفسية

 لينسي مار في محاضرة عن انتشار الفيروسات المحمولة جوا
لينسي مار في محاضرة عن انتشار الفيروسات المحمولة جوا

في أوائل أيّام جائحة «كوفيد-19»، ركّزت توصيات السلامة على البقاء على مسافة مترين عن أي شخص، وغسل اليدين باستمرار. ولكنّ لينسي مار -وهي مهندسة بيئية تدرس انتشار الفيروسات في الهواء منذ 10 سنوات- علمت أنّ هذه النصائح تجاهلت عامل انتقال أساسياً.

طرق انتقال الفيروس

لم يقتصر انتقال الفيروس على الرذاذ الرطب والثقيل الذي يخرج من فم أحدهم عند العطس أو السعال (غالباً ما تكون هذه القطرات ثقيلة وتسقط على الأرض في غضون ثوانٍ). فقد كان الفيروس يخرج مع الأنفاس، ويبقى في آلاف دقائق الغبار الجوي التي تطوف في الهواء على مسافات أبعد بكثير من مترين.

عندما بدأت لينسي مار أبحاثها في كيفية انتشار فيروس الإنفلونزا في الهواء عام 2009: «لم يكن هناك كثير من الأشخاص الذين يعلمون عن هذا الموضوع»، على حدّ تعبيرها. وقالت إن «القلّة الذين كانوا يظنّون أنّهم يملكون فهماً جوهرياً وعملياً لعملية انتقال الفيروس، كانوا يفتقرون إلى تفسير طبي يفسر انتقال الفيروس من شخصٍ إلى آخر».

أما اليوم، فقد أصبح المجتمع الطبي والنّاس أكثر وعياً لكيفية انتشار بعض الفيروسات، والفضل يعود إلى لينسي مار التي أصبحت زميلة مؤسسة ماك آرثر، وفازت بمنحة العباقرة.

في بداية عملها، بدا مفهوم مهندسة البيئة للانتقال عبر الهواء معارضاً للنظريات السائدة بعض الشيء، حتّى أن بعض أوراقها البحثية رُفضت في وقتٍ سابق، فقد كان يُعتقد أنّ فيروس الإنفلونزا ينتقل عن طريق قطرات الرذاذ الكبيرة، إلا أنّ هذا المفهوم تغيّر بسبب عمل مار.

بعدها بدأت الجائحة، وعملت مار ضمن مجموعة من 36 باحثاً من حول العالم، بقيادة ليديا موراوسكا، وهي عالمة فيزياء بولندية- أسترالية، شاركت في أوراق بحثية عدّة عن انتقال الفيروسات عبر الهواء، وعمّا نحتاجه لإبطاء الانتقال خلال الجائحة.

فيروسات تحملها دقائق الهواء

حوّلت مار عمل فريقها البحثي في جامعة «فرجينيا تيك» من فيروس الإنفلونزا إلى «سارس-كوف-2»، ففحصوا الأقنعة وجمعوا العيّنات من مهجع للعزل في حرم المؤسسة. عملت الباحثة على أوراق بحثية، وتواصلت مع وكالات حكومية ومنظّمات علمية، وشاركت في أكثر من 500 مقابلة عن كيفية حدوث الانتقال، وما يجب أن يفعله الناس لحماية أنفسهم.

كان عملها مضنياً، فقد تحدّثت مراراً عن انتقال الغبار الجوي في الهواء، وعن سلامة الأماكن، والمدّة الموصى بها لارتداء قناع «N95»، حتّى أنّها ركّزت على أهميّة الانتباه لنوعية الهواء في الأماكن المقفلة بعد الجائحة.

ولكنّ جهودها نجحت أخيراً في إدارة الدفّة بالاتجاه الصحيح؛ حيث بدأت الأجهزة الصحية، ومنها منظّمة الصحة العالمية، في تحديث توصياتها للاعتراف بالانتقال عبر الهواء، وتعديل توصيفاتها لطرائق انتشار الفيروس.

علمت مار أنّ عملها عن انتقال الفيروسات مهمّ قبل سنوات من الجائحة، ولكنّها لم تتوقّع أبداً أن يصبح قريباً من الواقع بهذه الطريقة والسرعة.

وقالت المهندسة: «عندما بدأتُ عملي، علمتُ بوجود سوء فهم هائل في معرفتنا عن انتقال الفيروسات، واعتقدتُ أنّ ما أفعله سيكون على قدرٍ كبير من الأهمية في مرحلة ما». تعترف المهندسة بأنّ بعض تقديراتها كانت خاطئة؛ لأنّها لطالما اعتقدت بأنّ التركيز سيكون على الإنفلونزا وليس على فيروس «كورونا»، فضلاً عن أنّها ظنّت أنّ الأمر لن يحصل قبل 30 عاماً من يومنا هذا.

صحيحٌ أنّ الجائحة لم تنتهِ بعد، إلا أنّ مار أصبحت قادرة اليوم على العودة إلى ما كانت تعمل عليه قبل عصر «كوفيد-19»، وهو مشروعٌ كبير عن انتقال فيروس الإنفلونزا؛ خصوصاً بعد حصولها على زمالة ماك أرثر التي تمنحها جائزة بقيمة 800 ألف دولار على 5 سنوات دون قيود.

* «فاست كومباني»

خدمات «تريبيون ميديا»


مقالات ذات صلة

ترمب يختار «صقوراً» للملفات الدولية

الولايات المتحدة​ الرئيس الأميركي المنتخب دونالد ترمب يصافح السيناتور ماركو روبيو خلال مناسبة انتخابي في رالي بنورث كارولاينا (أ.ب)

ترمب يختار «صقوراً» للملفات الدولية

يتوقع أن يسلّم الرئيس الأميركي المنتخب دونالد ترمب، الملفات الدولية إلى مجموعة من الصقور، بينهم السناتور ماركو روبيو لمنصب وزير الخارجية والنائب مايك والتز.

علي بردى (واشنطن)
الولايات المتحدة​ قوات أميركية بسوريا (رويترز)

الجيش الأميركي يعلن استهداف مستودع أسلحة في سوريا

قال الجيش الأميركي، اليوم، إنه نفذ ضربات ضد مستودع أسلحة تابع لجماعة مسلحة مدعومة من إيران في سوريا.

الولايات المتحدة​ الرئيس الأميركي المنتخب دونالد ترمب يصافح الحاكم السابق لولاية أركنسو مايك هاكابي (أ.ف.ب)

ترمب يختار مايك هاكابي سفيراً لأميركا لدى إسرائيل

أعلن الرئيس الأميركي المنتخب دونالد ترمب اليوم (الثلاثاء) اختيار الحاكم السابق لولاية أركنسو مايك هاكابي، سفيرا لواشنطن لدى إسرائيل.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
شؤون إقليمية الرئيس الأميركي جو بايدن يلتقي بالرئيس الإسرائيلي إسحاق هرتسوغ في المكتب البيضوي في البيت الأبيض بالعاصمة الأميركية واشنطن... 12 نوفمبر 2024 (إ.ب.أ)

الرئيس الإسرائيلي يؤكد لبايدن الحاجة الملحة لإعادة الرهائن ومحاربة إيران

أكد الرئيس الإسرائيلي خلال لقائه الرئيس الأميركي بواشنطن، اليوم (الثلاثاء)، على ضرورة إعادة الرهائن المحتجزين في قطاع غزة وعلى ضرورة مواجهة إيران.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
الولايات المتحدة​ أحد المعتقلين يظهر داخل زنزانة انفرادية خارجية وهو يتحدث مع جندي في سجن أبو غريب بالعراق (أ.ب)

القضاء الأميركي يمنح 3 من معتقلي «أبو غريب» السابقين 42 مليون دولار

أصدرت هيئة محلفين أميركية، اليوم (الثلاثاء)، حكماً بمنح 42 مليون دولار لثلاثة معتقلين سابقين في سجن أبو غريب العراقي سيئ السمعة.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)

كيف يُسرّع الذكاء الاصطناعي مسار الاكتشافات العلمية؟

باحثون بجامعة نورث كارولينا يعتمدون على روبوت لتنفيذ مهام بالمختبر (جامعة نورث كارولينا)
باحثون بجامعة نورث كارولينا يعتمدون على روبوت لتنفيذ مهام بالمختبر (جامعة نورث كارولينا)
TT

كيف يُسرّع الذكاء الاصطناعي مسار الاكتشافات العلمية؟

باحثون بجامعة نورث كارولينا يعتمدون على روبوت لتنفيذ مهام بالمختبر (جامعة نورث كارولينا)
باحثون بجامعة نورث كارولينا يعتمدون على روبوت لتنفيذ مهام بالمختبر (جامعة نورث كارولينا)

في عصر تزداد فيه الحاجة إلى حلول مبتكرة لمواجهة التحديات العالمية في مجالات الصحة والطاقة، لا يزال كثير من المختبرات الحديثة تعتمد بشكل كبير على العمل اليدوي، ما يحد من سرعة ودقة التجارب العلمية.

لكن تحولاً جذرياً قد تشهده مختبرات العلوم في مجالات الكيمياء، والكيمياء الحيوية، وعلوم المواد؛ بفضل التقدم في التشغيل الآلي للروبوتات والذكاء الاصطناعي لأتمتة المهام المتكررة في المختبرات.

وتُمكّن الأتمتة، الروبوتات من إجراء التجارب بدقة وتناسق عالٍ دون تعب؛ ما يسرع من وتيرة البحث بشكل كبير ويقلل من المخاطر المرتبطة بالتعامل مع المواد الخطرة.

يمكن الاعتماد على الروبوتات في تنفيذ المهام المتكررة بالمختبرات (جامعة نورث كارولينا)

ويحرر هذا التحول العلماء من الأعمال الروتينية؛ ما يسمح لهم بالتركيز على أسئلة بحثية أكثر تعقيداً، ويعزّز من سرعة وفاعلية الاكتشافات العلمية في مجالات مثل الطب والطاقة والاستدامة.

5 مراحل

يعمل باحثون في قسمي علوم الكومبيوتر والكيمياء بجامعة نورث كارولاينا الأميركية على دراسة كيفية دمج الروبوتات وتقنيات الذكاء الاصطناعي لأتمتة المهام الروتينية في المختبرات، باستخدام روبوت متحرك لأتمتة مهام مختبر الكيمياء.

ويشير الباحثون، في الدراسة المنشورة بدورية «ساينس» في 23 أكتوبر (تشرين الأول) الماضي، إلى أن هذه الخطوة لا تعزز الكفاءة فحسب، بل تمثل أيضاً تحولاً جذرياً في طريقة إجراء الأبحاث العلمية، ما يتيح تحقيق نتائج مذهلة بشكل أكثر أماناً وموثوقية.

أوضح الباحثون أن أتمتة المختبرات تمر بـ5 مراحل تبدأ بالمساعدة في المهام البسيطة وتنتهي بالتشغيل الآلي الكامل. في المرحلة الأولى، يتم تنفيذ مهام فردية كالتعامل مع السوائل لتخفيف العبء الروتيني، ثم في المرحلة الثانية، ينفّذ الروبوت خطوات متتالية مع بقاء العاملين من البشر للإعداد والإشراف.

أتمتة المختبرات قد تحدث تحولاً جذرياً في طريقة إجراء الأبحاث العلمية (جامعة نورث كارولينا)

وفي المرحلة الثالثة، يدير الروبوت التجارب بالكامل مع تدخل بشري عند الظروف الطارئة، بينما في الرابعة يصبح الروبوت قادراً على التعامل مع هذه الظروف بمرونة أكبر.

أما في المرحلة الخامسة، فتعمل الروبوتات وأنظمة الذكاء الاصطناعي بشكل مستقل تماماً؛ ما يمكّن المختبرات من العمل المستمر دون تدخل بشري، ويعزز سرعة الاكتشافات العلمية والابتكار.

فوائد وتحديات

يقول الدكتور رون ألتيروفيتز، الباحث في الروبوتات الطبية بجامعة نورث كارولاينا، إن تطوير جزيئات ومواد كيميائية جديدة يتطلب جهوداً بشرية مكثفة، تشمل تصميم التجارب وتوليف المواد وتحليل النتائج، فيما يمكن لأتمتة المهام الروتينية أن تسرّع هذه العمليات وتزيد دقتها، عبر تنفيذ الخطوات بتناسق أعلى وتقليل الأخطاء، ما يعزز إمكانية إعادة إنتاج النتائج.

وأوضح لـ«الشرق الأوسط» أن الروبوتات يمكن أن تساهم في نقل العينات وإجراء القياسات وتقليل المخاطر المرتبطة بالمواد الخطرة؛ ما يعزز سلامة الباحثين. كما يمكنها تحليل كميات ضخمة من بيانات التجارب، واكتشاف الأنماط والرؤى غير الملحوظة للبشر، خصوصاً في التجارب التي تتطلب مراقبة مستمرة أو إنتاج كميات كبيرة من البيانات، مثل الفحص عالي الإنتاجية المستخدم في اكتشاف الأدوية.

ووفق شركة «يونايتد روبوتيكس غروب» المتخصصة في تطوير الروبوتات وحلول الأتمتة، فإن الروبوتات توفر فائدة مالية رئيسية تتمثل في زيادة الكفاءة والإنتاجية؛ إذ يمكن لأتمتة أنظمة المختبرات الأساسية تقليل خطوات المعالجة اليدوية بنسبة تصل إلى 86 في المائة، ما يعزز الكفاءة ويخفض تكاليف العمالة.

يمكن للروبوتات تحليل كميات ضخمة من بيانات التجارب واكتشاف الأنماط والرؤى غير الملحوظة للبشر

في السياق نفسه، كشفت مؤسسة «مايو كلينيك» الطبية الأميركية أن الأتمتة أدت إلى زيادة حجم العمل اليومي لـ10 أضعاف في بعض المختبرات، ما يرفع الإنتاجية ويتيح التعامل مع الطلب المتزايد في الأبحاث الطبية والعلمية.

وفي مجال الكيمياء المناعية، وهي تقنية مخبرية تستخدم لتحديد توزيع البروتينات والجزيئات داخل الأنسجة، ساعدت الأتمتة في معالجة المزيد من شرائح الأنسجة بزمن أقل، مما خفض زمن المعالجة بنسبة 15.22 في المائة والتكلفة لكل شريحة بنسبة 37.27 في المائة، وفق «يونايتد روبوتيكس غروب».

ولا تقتصر الفوائد على تقليل الزمن والتكلفة، بل تشمل تحسين الدقة وتقليل الأخطاء، وهو أمر حيوي في مجالات حساسة كعلم الجينوم واكتشاف الأدوية، وفق الباحثين.

وأظهرت تجربة، بمستشفى «إلبلاند كلينيكوم مايسن» في ألمانيا عام 2023، كيف تسهم الروبوتات في تحسين كفاءة المختبرات وتقليل عبء العمل، خصوصاً مع نقص الكوادر.

وفيما يتعلق بالتحديات، أشار ألتيروفيتز إلى أن الأتمتة تُنفذ حالياً في مهام محدودة بالمختبرات، ولتحقيق التنفيذ الكامل، يتطلب الأمر تطوير مهارات في الروبوتات وعلوم البيانات والذكاء الاصطناعي، إضافة إلى ضخ استثمارات في البنية التحتية وبرامج التدريب، ما قد يشكل عبئاً مالياً كبيراً. كما يتطلب تعاوناً بين الباحثين والمهندسين وعلماء الكومبيوتر لتحقيق الفائدة الكاملة من هذه التقنية.