أبرز الاختراقات العلمية المنتظرة عام 2024

تطورات واعدة في الذكاء الاصطناعي والصحة

أبرز الاختراقات العلمية المنتظرة عام 2024
TT

أبرز الاختراقات العلمية المنتظرة عام 2024

أبرز الاختراقات العلمية المنتظرة عام 2024

يحمل كلّ عام تقنيات واعدة ستؤثر تأثيراً حقيقياً على العالم، وقد استعرضت نشرة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لائحة بالتطوّرات التقنية الأبرز في الوقت الحالي.

اختراقات تقنية

> انتشار الذكاء الاصطناعي. نعيش اليوم في عصر الذكاء الاصطناعي، حيث يتفاعل ملايين الأشخاص بشكلٍ مباشر مع أدوات توليدية مثل «تشات جي بي تي» لإنتاج النصوص، والصور، والفيديوهات وغيرها باستخدام أوامر حثٍّ بسيطة. وتعيد شهرة هذه الأدوات اليوم تشكيل صناعة التقنية، جاعلة من «أوبن إي آي» علامة مسجّلة في هذا المجال، ودافعةً «غوغل»، و«ميتا»، و«مايكروسوفت» إلى الاستثمار السخي في التقنية.

> خلايا شمسية بكفاءة متفوّقة. ينتشر استخدام الطاقة الشمسية بسرعة هائلة حول العالم، حيث إنّها أصبحت ركناً أساسياً في الجهود العالمية الساعية لتخفيض انبعاثات الكربون، ولأنّ معظم الأشعّة الشمسية التي تصل إلى الألواح الشمسية اليوم لا تتحوّل إلى كهرباء، يمكن تعزيز كفاءة هذه الألواح من خلال إضافة طبقة من البلّورات الصغيرة.

> خوذة «فيجن برو» من «أبل». تعتزم «أبل» البدء بشحن «فيجن برو»، أوّل خوذاتها للواقع المختلط، هذا العام. تعد الخوذة بميزة استثنائية تتمثّل في عرضها العالي الدقّة والأفضل في فئته حتّى يومنا هذا. هل سيكون لها تطبيقات استثنائية؟ لا نعرف بعد، ولكنّ «أبل» تراهن وبجرأة واضحة عليها.

> أجهزة كومبيوتر بقدرات حسابية خارقة. تملك أسرع الكومبيوترات الخارقة في العالم اليوم القدرة على أداء عددٍ هائل من العمليات الحسابية (وصل إلى 1 متبوع بثمانية عشر صفراً). إنّ ظهور آلات جديدة قادرة على تحليل البيانات بهذه السرعات سيتيح للعلماء تنفيذ تجارب محاكاة أكثر تعقيداً للمناخ، والانشطار النووي، والجريان المضطرب، وغيرها من الظواهر.

علاجات متطورة

> أوّل علاج بالتعديل الجينيّ. يعمل العلماء منذ سنوات على تطوير علاجات جديدة بالاعتماد على تقنية «كريسبر». شهدت الأسابيع الأخيرة من عام 2023 حصول علاج جديد من تطوير شركة «فيرتكس» على موافقة الجهات المعنية في المملكة المتحدة والولايات المتحدة؛ نظراً لفاعليته في علاج فقر الدم المنجلي، الذي يُعد مرضاً خطيراً ومميتاً. وهذا العلاج لن يكون الأخير طبعاً.

> أدوية إنقاص الوزن. صنّفت منظّمة الصحة العالمية السمنة بوصفها وباء بعد الارتفاع الكبير في نسبتها عالمياً. تعد الأدوية، مثل «مونعارو» و«ويغوفي»، من أقوى الأدوات التي يستخدمها الأطبّاء والمرضى اليوم لعلاج هذا المرض. وتُرجّح الأدلّة العلمية أنّ هذه الأدوية قد تحمي أيضاً من نوبات القلب والجلطات الدماغية.

حرارة جوفية ورقائق مصغرة

> أنظمة حرارية جوفية معززة. تتميّز الطاقة الحرارية الجوفية بنظافتها ووفرتها الدائمة ولا محدوديتها، إلّا أنّ التحديات الهندسية تحول حتّى اليوم دون تحقيق الاستفادة القصوى منها. ولكنّ تقنيات الحفر الحديثة، التي تحفر بمزيد من العمق وفي أماكن لم نكن نستطيع الوصول إليها من قبل، ستحرّر مزيداً من حرارة الأرض لإنتاج الطاقة النظيفة.

> رقائق مصغّرة. يوماً بعد يوم يزداد تصغير حجم وحدات الترانزستور صعوبة، هذا الاتجاه الذي دفع التقدّم في مجال الحوسبة خلال العقود الماضية، ويجب على المهندسين إيجاد طرائق جديدة لتسريع عمل أجهزة الكومبيوتر وتعزيز كفاءتها. ومن هنا، يأتي دور الرقائق المصغّرة، وهي رقائق صغيرة الحجم ومخصصة، تتصل بعضها بعضاً للقيام بكلّ الوظائف التي تؤديها الرقائق التقليدية وأكثر.

> مضخات حرارية. المضخات الحرارية هي أجهزة كهربائية تعمل على تدفئة وتبريد المباني، ويمكن لتبنّيها على نطاقٍ واسع أن يؤدّي إلى تخفيض الانبعاثات. ارتفعت مبيعات هذه الأجهزة حول العالم، وتجاوزت مبيعات سخّانات الغاز لأوّل مرّة في الولايات المتحدة. وتجدر الإشارة إلى أنّ الأنواع الجديدة منها والتي تعمل على درجات حرارة أعلى من شأنها أنّ تخلّص الصناعة من انبعاثات الكربون بشكلٍ نهائي.


مقالات ذات صلة

«ثورة الذكاء الاصطناعي» تطغى على «قمة الويب» في لشبونة

تكنولوجيا خلال جلسة في «قمة الويب» 2024 في لشبونة عاصمة البرتغال 12 نوفمبر 2024 (إ.ب.أ)

«ثورة الذكاء الاصطناعي» تطغى على «قمة الويب» في لشبونة

يطغى الذكاء الاصطناعي والتحوّلات الناتجة عنه على المناقشات خلال «قمة الويب» التي تُعقَد في لشبونة هذا الأسبوع على خلفية إعادة انتخاب ترمب رئيساً لأميركا.

«الشرق الأوسط» (لشبونة)
خاص يتطلب «واي فاي 7» بنية تحتية متقدمة ودعماً لمعدلات بيانات أعلى (أدوبي)

خاص كيف يدعم «واي فاي 7» التحول الرقمي وشبكات القطاعات الحيوية؟

يعزز «واي فاي 7» الاتصال عالي السرعة ويدعم التحول الرقمي في القطاعات الحيوية مع تحسين الأمان وكفاءة استهلاك الطاقة لتحقيق الاستدامة.

نسيم رمضان (دبي)
يوميات الشرق التلفزيون الذكي يراقبك: كيف تنتهك أجهزة المنازل الذكية خصوصيتنا؟

التلفزيون الذكي يراقبك: كيف تنتهك أجهزة المنازل الذكية خصوصيتنا؟

كشف تقرير حديث عن جمع التلفزيونات الذكية البيانات حول ما نشاهده، بل أحياناً حول تفاصيل حياتنا اليومية عبر تقنية «التعرف التلقائي على المحتوى» (ACR).

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة

طفرات جينية تضع البروتينات في مواقع خاطئة

توصل فريق بحثي دولي، إلى وضع خريطة رائدة واسعة النطاق توضح بالتفصيل كيف تؤثر الطفرات الجينية في موقع البروتينات داخل الخلايا.

د. وفا جاسم الرجب (لندن)
علوم باحثون بجامعة نورث كارولينا يعتمدون على روبوت لتنفيذ مهام بالمختبر (جامعة نورث كارولينا)

كيف يُسرّع الذكاء الاصطناعي مسار الاكتشافات العلمية؟

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

محمد السيد علي (القاهرة)

طفرات جينية تضع البروتينات في مواقع خاطئة

رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة
رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة
TT

طفرات جينية تضع البروتينات في مواقع خاطئة

رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة
رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة

توصل فريق بحثي دولي بقيادة جامعة «تورنتو» ومعهد «برود» التابع لمعهد «ماساتشوستس للتكنولوجيا» وجامعة «هارفارد» الولايات المتحدة، إلى وضع خريطة رائدة واسعة النطاق توضح بالتفصيل كيف تؤثر الطفرات الجينية في موقع البروتينات داخل الخلايا.

مواقع خاطئة للبروتينات

وطوَّر الفريق طريقة تصوير عالية الإنتاجية لتقييم تأثير ما يقرب من 3500 طفرة على مواقع البروتينات. ووجد أن ما يقرب من واحدة من كل ست طفرات مسبِّبة للأمراض تؤدي إلى وضع البروتينات في مكان خاطئ في الخلية.

وقالت جيسيكا لاكوست، المؤلفة المشاركة في الدراسة من مركز «دونيلي للأبحاث الخلوية والجزيئية الحيوية» بجامعة «تورنتو» كندا، في الدراسة المنشورة في مجلة «Cell» في 30 سبتمبر (أيلول) 2024، إن الباحثين قادرون على تحديد هذه الطفرات في المرضى في العيادة لكن ليست لديهم أي فكرة عن عواقبها على العمليات الخلوية.

تأثير الطفرات على توطين البروتين

كان العلماء منذ فتره يدركون أن الطفرات يمكن أن تؤثر في استقرار البروتين أو تفاعلاته مع البروتينات الأخرى ضمن الخلية، ومع ذلك اكتشف الفريق أن عدداً مفاجئاً من الطفرات يعطل موقع البروتين بسبب ضعف الاستقرار وعدم القدرة على تكامل تلك البروتينات في الأغشية الخلوية.

وهناك عدة طرق يمكن أن تؤثر بها الطفرات الجينية على البروتينات المنتجة في الخلية، إذ يمكن أن تقلل من استقرارها الإجمالي عن طريق إضعاف قدرتها على الطي، أو تغيير تفاعلاتها مع البروتينات الأخرى، أو تعطيل حركتها إلى مناطق مختلفة من الخلية.

وقد تمت دراسة التأثيرين الأولين بشكل جيد إلى حد ما إلا أنه لا يُعرف الكثير عن التأثير الثالث او حركتها في الخلية. لذا فإن تحسين فهمنا لتأثير الطفرات على توطين البروتين أمر ضروري لتوضيح الدور الحاسم لهذا الخلل في مجموعة واسعة من الأمراض البشرية.

طي البروتين بشكل خاطئ

طي البروتين هو عملية فيزيائية يتخذ فيها البروتين بنية ثلاثية الأبعاد طبيعية تمكِّنه من أداء وظيفة بيولوجية محددة. والبروتينات عموماً هي الأداة المنفِّذة لجميع الوظائف في الكائنات الحية، إذ إن أي وظيفة في جسم الإنسان -من تحفيز التفاعلات الكيميائية إلى مقاومة العدوان الخارجي- هي نتيجة لعمل البروتينات.

وفي السنوات الأخيرة اكتشف العلم أن طي البروتينات بشكل خاطئ يمكن أن يسبب بعض الأمراض. وأصبحت العلاقة بين طي البروتين بشكل خاطئ وحدوث المرض جبهة جديدة للأبحاث في علم الأحياء الجزيئي حيث يتم تقديم نظام «مراقبة الجودة» في الخلايا الذي يضمن الوظيفة الطبيعية للبروتينات مع التركيز على مراقبة الجودة بعد توليدها وبين القضايا المتعلقة بطي البروتين بشكل خاطئ.

البروتينات المتحولة

وباستخدام التصوير عالي الإنتاجية والتحليل الحسابي قارن الباحثون مسارات البروتينات المتحولة بتلك التي تسلكها البروتينات العادية عبر العضّيات organelles (هي الأجزاء أو الأجسام الحية الموجودة في سيتوبلازم الخلية بشكل عام) المختلفة. وأظهرت هذه الخريطة المرئية كيف يمكن للطفرات أن تغير حركة البروتينات داخل الخلايا، ما يسهم في شدة المرض.

وعلى سبيل المثال تؤدي الطفرة الشائعة في التليف الكيسي Cystic fibrosis (هو اضطراب وراثي يسبب أضراراً بالغة في الرئتين والجهاز الهضمي وأعضاء أخرى في الجسم) إلى توطين البروتين بشكل خاطئ في الشبكة الإندوبلازمية Endoplasmic reticulum ‏(هي عضية خلوية تتكون من شبكة مترابطة من النبيبات والحويصلات والأكياس الغشائية المسطحة ترتبط في مناطق معينة بالغشاء البلازمي ومع الغشاء النووي في مناطق أخرى) بدلاً من الوصول إلى سطح الخلية، وهو الموقع الصحيح لعمله.

وظهر أن العلاجات التي تصحح مثل هذا التوطين الخاطئ تعمل بالفعل على تحسين علاج التليف الكيسين مما يشير إلى أن استراتيجيات مماثلة يمكن أن تساعد على إدارة أمراض أخرى مرتبطة بسوء وضع البروتين.

واحدة من كل 6 طفرات مسببة للأمراض تؤدي إلى وضع البروتينات في مكان خاطئ

سوء توطين البروتين

وتوقع الباحثون أن تكون البروتينات في تلك المواقع الخاطئة، بسبب الاضطرابات في تفاعلاتها مع البروتينات الأخرى أو في إشارات النقل التي توجهها عادةً إلى الموقع الصحيح. لكنهم فوجئوا عندما علموا أن العوامل الرئيسية وراء البروتينات الخاطئة كانت في الواقع انهيار استقرار البروتين وفقدان قدرته على التكامل في الأغشية.

وفي حين أن سوء توطين البروتين ليس مفهوماً بنفس الدرجة مثل فقدان استقرار البروتين العام أو التفاعلات المتغيرة مع البروتينات الأخرى إلا أنه يحدث بنفس القدر تقريباً.

وتتسبب الطفرة الأكثر شيوعاً المرتبطة بالتليف الكيسي في وصول البروتين المصاب إلى الشبكة الإندوبلازمية للخلية، إذ يبقى هناك بدلاً من الانتقال إلى موقعه الصحيح على سطح الخلية. وتُستخدم حالياً علاجات دوائية تعزز النقل السليم للبروتين المتحور في العيادة لمعالجة هذه المشكلة وتحسين أعراض المرضى.

كما يمكن أن ينشأ سوء توطين البروتين أيضاً من الإجهاد المزمن للعضيات وهو أمر شائع في كثير من الأمراض بما في ذلك تلك التي تشتمل على طي البروتين بشكل خاطئ.

وأظهرت الأبحاث الحديثة أن الطفرات الجزئية لفقدان الوظيفة في مسارات التحكم في جودة البروتين ترتبط بحدوث التنكس العصبي في كلٍّ من البشر والنماذج الحيوانية. على الرغم من أن الآليات لا تزال غير واضحة، لكن مع تطوير الباحثين أساليب أكثر دقة لتتبع توطين البروتين قد يصبح من الممكن التحقيق في كيفية تغير تنظيم البروتين الخلوي في الأمراض المرتبطة بالعمر أو من خلال عمليات الشيخوخة الطبيعية، خصوصاً أن ازدياد عدد السكان المسنين من شأنه أن يزيد من عدد الأفراد الذين يعانون مثل هذه الأمراض مثل ألزهايمر ومرض باركنسون.