باحثون صينيون يطورون أليافا تصدر الضوء وتولّد الكهرباء

باحثون صينيون يطورون أليافا تصدر الضوء وتولّد الكهرباء
TT

باحثون صينيون يطورون أليافا تصدر الضوء وتولّد الكهرباء

باحثون صينيون يطورون أليافا تصدر الضوء وتولّد الكهرباء

طور فريق بحثي صيني نوعا جديدا من الألياف يمكنه إصدار ضوء وتوليد طاقة دون توصيله بالكهرباء.

وتتمتع الألياف الجديدة بوظائف متعددة بما في ذلك جمع الطاقة اللاسلكية وإدراك البيانات ونقلها، كما يمكن تحويلها إلى منسوجات يمكنها إدراك وظائف التفاعل بين الانسان والحاسوب مثل العرض الضوئي والتحكم باللمس دون رقائق وبطاريات.

ومن المتوقع أن تغير هذه الدراسة، التي نشرت أخيرا بمجلة «العلوم»، الطريقة التي يتفاعل بها الناس مع البيئة وبين الناس، لأن لها أهمية بارزة في تطبيق المنسوجات الذكية. وذلك وفق ما ذكرت وكالة أنباء «شينخوا» الصينية.

وأصبحت الأجهزة الذكية القابلة للارتداء جزءا من الحياة اليومية وتلعب دورا مهما في مجالات مثل المراقبة الصحية والتطبيب عن بعد والتفاعل بين الإنسان والحاسوب وغيرها.

وبالمقارنة مع مكونات أشباه الموصلات الصلبة التقليدية أو أجهزة الأغشية الرقيقة المرنة، فإن المنسوجات الإلكترونية المصنوعة من الألياف الذكية أكثر تنفسا ونعومة.

ومع ذلك، فإن التطوير الحالي للألياف الذكية يستخدم طريقة تكامل معقدة متعددة الوحدات، الأمر الذي يزيد من حجم ووزن وصلابة المنسوجات.

فقد وجد فريق بحثي من كلية علوم وهندسة المواد بجامعة دونغهوا بالصدفة أثناء تجربة أن الألياف ينبعث منها الضوء في مجال راديوي. وبناء على هذه النتائج، طور الفريق نوعا جديدا من الألياف الذكية تستخدم الطاقة الكهرومغناطيسية كقوة دافعة لاسلكية.

ومن أجل المزيد من التوضيح، قال يانغ وي فنغ عضو فريق البحث «إن هذا النوع الجديد من الألياف يتميز بمواد خام فعالة من حيث التكلفة وتكنولوجيا معالجة ناضجة. وبدون استخدام الرقائق والبطاريات، يمكن تحقيق وظائف مثل عرض الأقمشة ونقل التعليمات اللاسلكية».

من جانبه، قال هو تشنغ يي الباحث بجامعة دونغهوا «إن الملابس المصنوعة من هذه الألياف الجديدة يمكن أن تكون تفاعلية ومضيئة، كما يمكنها التحكم عن بعد في المنتجات الإلكترونية لاسلكيا من خلال توليد إشارات فريدة لأوضاع مختلفة للمستخدمين».

وفي هذا الاطار، ذكر فريق البحث إنه سيواصل دراسة كيفية جعل الألياف الجديدة تجمع الطاقة من الفضاء بشكل أكثر فعالية لتطوير المزيد من الوظائف بما في ذلك العرض وتحويل الأشكال والحوسبة.


مقالات ذات صلة

تقنية جديدة لتمييز أصوات أشخاص وسط الحشود (فيديو)

يوميات الشرق السماعات الجديدة تتيح الاستماع إلى صوت شخص وسط ضوضاء (جامعة واشنطن)

تقنية جديدة لتمييز أصوات أشخاص وسط الحشود (فيديو)

طوّر فريق من «جامعة واشنطن» الأميركية نظام ذكاء اصطناعي يمكّن مستخدمي سماعات الرأس من الاستماع إلى صوت شخص معيّن في وسط الضوضاء وبين حشد من الناس

محمد السيد علي (القاهرة )
تكنولوجيا "بامبو لاب بي 1 أس"

أفضل الطابعات التجسيمية السريعة لعام 2024

تختصر وقت الطباعة من 14 ساعة إلى 7 ساعات

يوميات الشرق ابتكار طريقة تخفّض لزوجة النفط الثقيل بنسبة 58 %

ابتكار طريقة تخفّض لزوجة النفط الثقيل بنسبة 58 %

أفاد المكتب الإعلامي لمؤسسة العلوم الروسية بأن باحثي كيمياء تمكنوا من تخفيض لزوجة النفط الثقيل بنسبة 58 في المئة عند معالجته بمزيج من بخار الماء وأملاح حمض.

«الشرق الأوسط» (موسكو)
تكنولوجيا بحثت الجلسة التطور السريع للذكاء الاصطناعي وسط تقدم كبير في البنية التحتية ومعالجة البيانات (الشرق الأوسط)

«ديل»: تبسيط اعتماد الذكاء الاصطناعي يجعله متاحاً لجميع أحجام الشركات

تتواصل في مدينة لاس فيغاس فعاليات مؤتمر «ديل تكنولوجيز وورلد» بحضور آلاف المشاركين لبحث واقع «ثورة الذكاء الاصطناعي»

نسيم رمضان (لاس فيغاس)
تكنولوجيا مكبرات صوت جديدة

مكبرات صوت جديدة

تتميز مكبرات الصوت اللاسلكية المدمجة الجديدة «بيغي» Biggie من «مريل آوديو» Mirel Audio بصوت ديناميكي قادر على ملء الغرفة من حولك.

غريغ إيلمان (واشنطن)

نفايات «الطاقة الشمسية» تهدد سكان أفريقيا

البطاريات تُكسر بالمناجل ويُذاب الرصاص فوق مواقد الطهي بالفحم في ملاوي (جامعة مانشستر)
البطاريات تُكسر بالمناجل ويُذاب الرصاص فوق مواقد الطهي بالفحم في ملاوي (جامعة مانشستر)
TT

نفايات «الطاقة الشمسية» تهدد سكان أفريقيا

البطاريات تُكسر بالمناجل ويُذاب الرصاص فوق مواقد الطهي بالفحم في ملاوي (جامعة مانشستر)
البطاريات تُكسر بالمناجل ويُذاب الرصاص فوق مواقد الطهي بالفحم في ملاوي (جامعة مانشستر)

تُستخدم تقنيات الطاقة الشمسية لتزويد المناطق التي تفتقر إلى شبكة الطاقة التقليدية بالكهرباء، وهي حيوية لتوسيع نطاق الوصول إلى الكهرباء في أنحاء متعددة من قارة أفريقيا، خاصة منطقة جنوب الصحراء الكبرى.

ومن المتوقع أن تمكن السوق الخاصة لتقنيات الطاقة الشمسية المنزلية، مئات الملايين من الأشخاص من الوصول إلى الكهرباء بحلول عام 2030، بدعم من شركات الطاقة العالمية. ومع ذلك، تعتمد أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية في منطقة جنوب الصحراء الكبرى بشكل أساسي على بطاريات الرصاص الحمضية، وهي التكنولوجيا الأقل تكلفة والأكثر استخداماً.

ويحذر علماء من أن غياب البنية التحتية الرسمية لإعادة تدوير نفايات الطاقة الشمسية يمكن أن يشكل مخاطر كبيرة على الصحة العامة والبيئة، مطالبين الحكومات بالتدخل الفوري، وفقاً لدراسة نُشرت في عدد أبريل الماضي، من دورية «الطاقة التطبيقية».

واكتشف الباحثون من جامعة مانشستر البريطانية، الذين يدرسون الممارسات غير الرسمية لإعادة تدوير نفايات الطاقة الشمسية في ملاوي، أن هناك مستويات مقلقة من التلوث بالرصاص ناتجة عن التعامل غير الصحيح مع نفايات البطاريات.

إعادة تدوير «النفايات السامة»

وتنتشر الممارسات غير الرسمية لإعادة تدوير النفايات السامة، كبطاريات السيارات والنفايات الإلكترونية في البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط. والآن، مع الجهود المبذولة لتعزيز التنمية المستدامة والحصول على الكهرباء من الطاقة الشمسية، تزداد النفايات التي تشكل تهديداً للحياة.

ووثّق الباحثون في مجتمعات الضواحي بملاوي أن بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية يتم تجديدها علناً في شوارع الأسواق المزدحمة بواسطة فنيين غير مدركين لسمّية المواد التي يتعاملون معها.

وتعاني أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية من معدلات فشل عالية، حيث تتلف بطاريات الرصاص الحمضية، خلال عام واحد فقط، ويُعزى هذا لتصميم النظام وممارسات الاستخدام غير الملائمة، ما يؤدي لتراكم كبير لنفايات البطاريات.

وفي ظل غياب بنية تحتية رسمية لإدارة النفايات، يقوم فنيون بصورة غير رسمية بإعادة تدوير وتجديد هذه البطاريات في الأسواق المزدحمة، حيث لُوحظ أن البطاريات تُكسر بالمناجل، ويُذاب الرصاص فوق مواقد الطهي بالفحم، وتُصنع خلايا البطارية الرصاصية يدوياً. وخلال هذه العملية، يتسرب نحو نصف محتوى الرصاص من كل بطارية إلى البيئة المحيطة، ما يؤدي إلى إطلاق ما يعادل أكثر من 100 جرعة قاتلة من الرصاص من بطارية واحدة، ما يعرض مجتمعات مكتظة بالسكان لخطر شديد.

يقول الباحث الرئيسي للدراسة، الدكتور كريستوفر كينالي من مركز «تيندال» لأبحاث تغير المناخ بكلية الهندسة، جامعة مانشستر البريطانية: «الزيادة في حجم النفايات الناتجة عن بطاريات الطاقة الشمسية المنزلية في منطقة جنوب الصحراء الكبرى في أفريقيا تتسبب في مخاطر كبيرة على الصحة العامة؛ بسبب التلوث بالرصاص، نظراً للنقص في البنية التحتية الآمنة لإدارة النفايات».

وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن ممارسات إعادة التدوير غير الرسمية الشائعة لبطاريات الرصاص الحمضية تؤدي إلى إطلاق ما بين 3.5 إلى 4.7 كيلوغرام من التلوث بالرصاص لكل بطارية، وهذا يعادل إطلاق ما يقرب من 100 جرعة فموية مميتة من الرصاص في المجتمعات ذات الكثافة السكانية العالية.

وأشار إلى أن هذه المخاطر الصحية ستتفاقم في ظل الأهداف الرامية لتوفير تكنولوجيا الطاقة الشمسية المنزلية لمئات الملايين من الأشخاص بحلول عام 2030، لذلك هناك حاجة ماسة إلى تدخلات آمنة لإدارة النفايات في أفريقيا.

أخطار صحية

والرصاص هو سم عصبي قوي، ومن المعروف أن التعرض لمستويات منخفضة جداً من الرصاص يؤثر بشكل دائم على نمو دماغ الطفل. وتشير تقديرات منظمة الأمم المتحدة للطفولة «اليونيسف» إلى أن 800 مليون طفل في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل يعانون من التسمم بالرصاص.

وأشار كينالي إلى أن إعادة التدوير غير الرسمية لبطاريات الرصاص الحمضية من السيارات وأنظمة الطاقة الشمسية، تشكل سبباً رئيسياً لمخاطر التعرض للرصاص، حيث تشمل المخاطر الصحية الرئيسية للتعرض للرصاص، التسمم الحاد؛ إذ يمكن لجرعات عالية من الرصاص، بمقدار أكثر من 30 غراماً، أن تكون قاتلة.

وحذّر من أن التأثيرات السلبية للتعرض للرصاص على نمو الدماغ وانخفاض معدل الذكاء يمكن أن تؤدي إلى تأثيرات كبيرة على الإنتاجية الاقتصادية في تلك البلدان.

ووفق الفريق، فإن أعراض التسمم الحاد بالرصاص غير محددة، ويمكن أن تختلط بسهولة بينها وبين أمراض شائعة أخرى مثل الكوليرا والتهاب السحايا والملاريا. وفي السنغال، كشفت دراسة حالة عن أن وفيات 18 طفلاً كانت قد تم تشخيصها بشكل خاطئ سابقاً، ناتجة عن التسمم بالرصاص من عمليات إعادة تدوير بطاريات الرصاص الحمضية غير الرسمية.

نهج متكامل

ولتحقيق نهج متكامل لإعادة تدوير بطاريات الرصاص الحمضية بأمان في أفريقيا، قدم الباحثون مجموعة من السياسات للحكومات، تشمل تطبيق تشريعات النفايات الخطرة والمعاهدات الدولية مثل «اتفاقية بازل»، وتعزيز التمويل الدولي، وتحسين التنفيذ المحلي لمبادرات الطاقة الشمسية، والاستثمار في بنية تحتية رسمية لإعادة التدوير. وحث الفريق على تشجيع الحكومات المحلية على تطوير فهم أعمق لتأثيرات التسمم بالرصاص، والتعاون مع الدول المجاورة لتنفيذ ممارسات منظمة لإعادة تدوير الرصاص.

بالإضافة إلى ذلك، ينبغي تعزيز الاستثمار في البنية التحتية لإعادة التدوير من خلال سياسات تشجيع الاستثمار الداخلي مثل الإعفاءات الضريبية والإعانات لتطوير صناعة مربحة تقلل من الأعباء الصحية والاقتصادية الناجمة عن الممارسات الحالية.


تقنيات مطوّرة للرؤية على الطرق الذكية

تقنيات الرصد بالراردار والكامير والماسح الراداري الضوئي
تقنيات الرصد بالراردار والكامير والماسح الراداري الضوئي
TT

تقنيات مطوّرة للرؤية على الطرق الذكية

تقنيات الرصد بالراردار والكامير والماسح الراداري الضوئي
تقنيات الرصد بالراردار والكامير والماسح الراداري الضوئي

قد تصبح الطرق الذكية التي تصمم بوسائل متقدمة في استشعار المركبات محور مستقبل أنظمة النقل الذكية. وربما ستساعد أيضاً في توسيع «النطاق الإدراكي الحسي» للسيارات التي تتحرك من دون سائق.

بيانات مدمجة

وفي نهج جديد يدمج بيانات الكاميرات وأجهزة الرادار معاً يمكن الآن رصد مركبات بدقة من على مسافات تصل إلى 500 متر.

يمكن أن تساعد بيانات متواترة في الوقت الحقيقي الفعلي خاصة بالتدفق المروري والكثافة المرورية الأشخاص القائمين على إدارة المدن في تفادي التكدس والاختناق المروري ووقوع الحوادث. ويمكن أن يساعد ما يُطلق عليه نظام «إدراك الطريق» (roadside perception)، الذي يستخدم مستشعرات وكاميرات لرصد المركبات، في إنشاء طرق ذكية تعمل باستمرار على جمع هذه المعلومات ونقلها وتحويلها إلى غرف التحكم.

وصرحت يانيونغ زانغ، أستاذة علوم الكومبيوتر في جامعة الصين للعلوم والتكنولوجيا، بمدينة خفي في تعليقها على هذه التطويرات: «هذا هو العمل الأول من نوعه الذي يقدم حلاً عملياً يجمع بين هذين النوعين من البيانات، ويعمل في العالم الواقعي، وعلى مسافات طويلة تمثل تحدياً بالفعل».

مع ذلك، قد تكون تكلفة تركيب أعداد كبيرة من المستشعرات على جانب الطريق باهظة، وكذلك مستهلكة للوقت بشكل كبير، على حد قول يانيونغ زانغ. ولكي تصبح الطرق ذكية يجب استخدام أقل عدد ممكن من المستشعرات؛ وهو ما يعني ضرورة أن تكون المستشعرات قادرة على رصد المركبات على مسافات كبيرة.

وقد أنشأ فريق البحث الذي ترأسته، نهجاً جديداً لدمج البيانات من كاميرات عالية الدقة وأجهزة رادار الموجة المليمترية، لتطوير نظام قادر على تحديد موقع المركبات في نطاق يتراوح بين 1.3 متر و500 متر. وتم استعراض النتائج في ورقة بحثية تم نشرها مؤخراً في دورية «آي إي إي إي روبوتكس أند أوتوميشن ليترز» لعلم الروبوتات والتشغيل الذاتي.

تقول زانغ: «إذا قمت بتوسيع النطاق إلى أقصى حد ممكن، يمكنك تقليل عدد أجهزة الاستشعار التي تحتاج إلى نشرها».

دمج أجهزة الرادار والكاميرات

تقول زانغ إن الكاميرات وأجهزة الرادار من الخيارات الجيدة منخفضة التكلفة لرصد المركبات، لكنها على المستوى الفردي لا تعمل بكفاءة على المسافات التي تزيد على مائة متر. لذا؛ يمكن أن يزيد دمج أجهزة الرادار والكاميرات معاً النطاقات بشكل كبير، لكن يتطلب ذلك تجاوز مجموعة من التحديات؛ لأن المستشعرات تقدم أنواعاً مختلفة من البيانات.

في الوقت الذي تلتقط فيه الكاميرا صورة بسيطة ثنائية الأبعاد، تكون مخرجات جهاز الرادار ثلاثية الأبعاد، ويمكن معالجتها لتوفير رؤية عامة من نقطة عليا مثل عين الطائر.

وتوضح زانغ في حديث نقلته مجلة «سبيكترم» الهندسية الأميركية أن أكثر طرق دمج الكاميرات وأجهزة الرادار معاً حتى يومنا هذا تعمل على إسقاط بيانات الكاميرا على رؤية جهاز الرادار الشاملة من نقطة عليا، لكن الباحثين اكتشفوا أن هذا الأمر كان أبعد ما يكون عن المثالية.

لفهم المشكلة على نحو أفضل، ركّب فريق جامعة الصين للعلوم والتكنولوجيا جهاز رادار وكاميرا على عمود في نهاية طريق سريعة مستقيمة ممتدة بالقرب من الجامعة. كذلك ثبّتوا ماسح راداري ضوئياً «ليدار» على العمود للحصول على القياسات الخاصة بموقع مركبة حقيقية، وتم قيادة مركبتين مزودتين بوحدتي «جي بي إس» (نظام التموضع العالمي) ذواتي جودة عالية جيئة وذهاباً على الطريق للمساعدة في ضبط المستشعرات.

وأجرى ياو لي، أحد باحثي الدكتوراه الذين يعملون مع زانغ، بعد ذلك تجارب باستخدام البيانات التي تم جمعها باستخدام المستشعرات. واكتشف أن إسقاط بيانات جهاز الرادار ثلاثي الأبعاد على الصور ثنائية الأبعاد أدى إلى عدد أقل من الأخطاء المتعلقة بالمواقع على المدى الأطول، مقارنة بالطريقة القياسية التي يتم فيها ربط بيانات الصور ببيانات جهاز الرادار. وقادت النتائج نحو استنتاج أنه من المنطقي دمج البيانات في الصور ثنائية الأبعاد قبل إسقاطها مرة أخرى على الرؤية العامة من نقطة عليا لرصد المركبات.

الباحثون الصينيون يلتقطون بيانات رصد السيارات من الرادار (الاخضر)، الكاميرا (الازرق) ويدمجونها (الاصفر) في طريث سريع بمدينة خفيUSTC researchers captured car-tracking data from a radar [green], camera [blue], and a fusion of the two [yellow] on an expressway in Heifei, China.

تحديد دقيق للمواقع

كذلك، أوضح الباحثون أن الطريقة الجديدة، بإتاحتها التحديد الدقيق للمواقع على مسافات تصل إلى 500 متر، قد زادت متوسط دقة الرصد على مسافات أقصر بنسبة 32 في المائة مقارنة بالطرق السابقة.

يستلزم استخدام أكثر من مستشعر واحد مزامنة حذرة؛ لضمان تطابق دفقات بياناتها. ولكن وبمرور الوقت، تؤدي الاضطرابات البيئية حتماً إلى تفكك المستشعرات، ويجب أن يتم إعادة ضبطها. ويتطلب ذلك قيادة المركبة المزودة بنظام الـ«جي بي إس» جيئة وذهاباً على طول الطريق السريعة لجمع القياسات الخاصة بموقع مركبة حقيقية يمكن استخدامها لضبط المستشعرات. وتعد هذه العملية مكلّفة ومستهلكة للوقت بشكل كبير؛ لذا أضاف الباحثون إمكانية الضبط الذاتي التلقائي في نظامهم.

وتوضح زانغ أن الطريقة عملية للاستخدام في العالم الواقعي، وتعتقد أن هذا النوع من الإدراك على جانب الطريق قادر على توفير بيانات أفضل لأنظمة النقل الذكية، إلى جانب تزويد السيارات المستقبلية ذاتية القيادة بوعي ذي قيمة بالمواقع والظروف.

وتضيف: «إن الأمر مستقبلي، لكن لنقل إن هناك شيء يحدث على بعد مائة متر، والسيارة لا تعلمه نظراً للاختناق والتكدس المروري، ونطاق الاستشعار الخاص بها لا يصل إلى ذلك البعد، يمكن للمستشعرات المثبتة على طول الطريق السريع نشر هذه المعلومات ونقلها إلى السيارات المتجهة نحو المنطقة بحيث تكون أكثر حرصاً، أو تختار طريقاً مختلفة».


الاضطرابات الجوية المفاجئة في السماء الصافية... ما سببها؟

طائرة الخطوط الجوية السنغافورية (أ.ف.ب)
طائرة الخطوط الجوية السنغافورية (أ.ف.ب)
TT

الاضطرابات الجوية المفاجئة في السماء الصافية... ما سببها؟

طائرة الخطوط الجوية السنغافورية (أ.ف.ب)
طائرة الخطوط الجوية السنغافورية (أ.ف.ب)

«اضطراب السماء الصافية» ما مدى شيوعه؟ وما سبب خطورته على حركة الطيران العالمية؟

سلطت وفاة رجل بريطاني وإصابة العشرات من الأشخاص الآخرين على متن طائرة تابعة للخطوط الجوية السنغافورية تعرضت لاضطرابات شديدة، الثلاثاء، الضوء على المخاطر المحتملة للطيران في أجواء غير مستقرة.

اضطرابات قوية نادرة

ولا يزال السبب الدقيق لوفاة الرجل البالغ من العمر 73 عاماً قيد التحقيق. وقالت السلطات إنه ربما أصيب بنوبة قلبية، رغم أن ذلك لم يتم تأكيده. واستناداً إلى روايات الشهود، وعدد الإصابات والهبوط الحاد للطائرة، يشير الخبراء إلى المخاطر الكبيرة التي تشكلها الاضطرابات أثناء الرحلة على ركاب الخطوط الجوية وأطقمها.

وفي حين أن الوفيات المرتبطة بالاضطرابات نادرة جداً، إلا أن الإصابات تراكمت على مر السنين. ويشير بعض من خبراء الأرصاد الجوية ومحللي الطيران إلى تزايد التقارير عن حدوث اضطرابات، وإلى التأثيرات المحتملة التي قد يخلفها تغير المناخ على ظروف الطيران.

ومع ذلك، فإن معظم حوادث اصطدام الطائرات بالدوامات الهوائية تكون بسيطة، وقد قامت شركات الطيران بإجراء تحسينات مطردة لتقليل معدلات الحوادث الناتجة عن الاضطرابات بمرور الوقت. وينصح الخبراء المسافرين جواً بتوخي الحذر، مشددين على أهمية ارتداء حزام الأمان كلما أمكن ذلك على اعتبار أنه الخط الأول للحماية.

أسباب اضطراب السماء الصافية

ما هذا الاضطراب؟ الاضطراب هو في الأساس هواء غير مستقر يتحرك بطريقة لا يمكن التنبؤ بها، يربطه معظم الناس بالعواصف الشديدة. لكن النوع الأكثر خطورة هو اضطراب الهواء الصافي، الذي يحدث غالباً دون أي تحذير مرئي في السماء أمامك.

يحدث اضطراب الهواء الصافي في أغلب الأحيان في أو بالقرب من التيارات المتدفقة المرتفعة التي تسمى التيارات النفاثة. والسبب هو «مقاصصة أو قصّ الرياح»، الذي يحدث عندما تتحرك كتلتان هوائيتان ضخمتان قريبتان من بعضهما بعضاً بسرعات مختلفة. وإذا كان الفرق في السرعة كبيراً بدرجة كافية، فلن يتمكن الغلاف الجوي من تحمل الضغط، وينقسم إلى أنماط مضطربة، مثل الدوامات في الماء.

«عندما تحصل على قص رياح قوي بالقرب من التيار النفاث، يمكن أن يتسبب ذلك في فيضان الهواء». ويوضح توماس جين، رئيس قسم علوم الطيران التطبيقية في جامعة إمبري ريدل للطيران في دايتونا بيتش بولاية فلوريدا في حديث نقلته «أسوشييتد بريس»، أن ذلك يخلق هذه الحركات الفوضوية في الهواء.

ما مدى شيوع الإصابات المرتبطة بالاضطرابات؟

من الصعب تتبع العدد الإجمالي للإصابات المرتبطة بالاضطرابات في جميع أنحاء العالم. لكن بعض الدول تنشر بيانات وطنية. أفاد المجلس الوطني لسلامة النقل بأن أكثر من ثلث جميع حوادث الطيران في الولايات المتحدة في الفترة من عام 2009 حتى عام 2018 كانت مرتبطة بالاضطرابات الجوية، وأدى معظمها إلى إصابة واحدة أو أكثر خطيرة، ولكن لم تلحق أي أضرار بالطائرة. بين عامي 2009 و2022، أصيب 163 شخصاً بجروح خطيرة بما يكفي خلال أحداث الاضطرابات التي تتطلب العلاج في المستشفى لمدة يومين على الأقل، وفقاً للإحصاءات. وكان معظمهم من المضيفات، وهن تعرضن للخطر بشكل خاص؛ لأنهن أكثر عرضة للخروج من مقاعدهن أثناء الرحلة.

لا تزال التحقيقات جارية فيما حدث خلال رحلة الخطوط الجوية السنغافورية يوم الثلاثاء. وقالت شركة النقل إن طائرة «بوينغ 777 - 300 إي آر» هبطت 6000 قدم (حوالي 1800 متر) في حوالي ثلاث دقائق بعد اصطدامها باضطرابات شديدة فوق المحيط الهندي.

وتشير الأرقام الأولية للضحايا من المطار ومستشفى في بانكوك، حيث هبطت الطائرة المتجهة من لندن إلى سنغافورة وسط طقس عاصف، إلى أنه بالإضافة إلى حالة الوفاة، أصيب ستة أو سبعة ركاب بجروح خطيرة. وورد أن العشرات من المسافرين الآخرين وأفراد الطاقم أصيبوا بجروح متوسطة أو أقل خطورة.

وقال لاري كورنمان، عالم المشروع في المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي التابع لمؤسسة العلوم الوطنية الذي درس الاضطرابات منذ فترة طويلة: «ليس من غير المألوف أن تحدث اضطرابات جوية تسبب إصابات طفيفة تصل إلى كسر في العظام على سبيل المثال... لكن الوفيات نادرة جداً جداً - خاصة بالنسبة لطائرات النقل الكبيرة».

ووفقاً لستيوارت فوكس، مدير الطيران والعمليات الفنية في الاتحاد الدولي للنقل الجوي، فإن آخر حالة وفاة مرتبطة بالاضطرابات الجوية الواضحة تم الإبلاغ عنها من شركة طيران كبرى حدثت في عام 1997. وقد تم الإبلاغ عن عدد قليل من الوفيات على الطائرات الصغيرة منذ ذلك الحين، بما في ذلك حالة وفاة على متن طائرة خاصة العام الماضي.

وقد ساعدت إجراءات السلامة الموحدة الآن بشكل كبير في منع مزيد من حالات الإصابات الخطيرة على مر السنين كما أشار فوكس. وهي تشمل مراجعة توقعات الطقس، وإلزام الطيارين بالإبلاغ عندما يواجهون اضطرابات جوية، وتعليق خدمة المقصورة عندما تتعرض الطائرات لأجواء قاسية.

هل يستطيع الطيارون تجنب الاضطرابات الجوية؟

يستخدم الطيارون مجموعة متنوعة من الأساليب لتجنب الاضطرابات، بما في ذلك استخدام شاشة رادار الطقس. في بعض الأحيان يمكنهم ببساطة رؤية العواصف الرعدية والتحليق حولها. لكن الاضطرابات الجوية في السماء الصافية «هي أمر مختلف تماماً»، وفقاً لدوغ موس، طيار طيران سابق ومستشار سلامة. وقال إنه يمكن أن يكون مدمراً، «لأن الوقت الذي يسبق الحادث يمكن أن يكون هادئاً للغاية، ويأخذ الناس على حين غرة». وأضاف موس أن مراقبي الحركة الجوية سيحذرون الطيارين بعد تعرض طائرة أخرى لاضطرابات جوية صافية، وأن كثيراً من الطيارين ينظرون أيضاً إلى التيارات النفاثة في المستوى العلوي على طول طريقهم بحثاً عن علامات قص الرياح، ثم يخططون للطيران فوق تلك المناطق أو أسفلها أو حولها.

وقال موس إن الطائرات الحديثة قوية أمام أي اضطراب، وقد تتعرض مناطق المقصورة، مثل الصناديق العلوية لأضرار تجميلية، «لكنها لا تؤثر على السلامة الهيكلية للطائرات».

هل يسبب التغير المناخي زيادة الاضطرابات؟

ويشير بعض العلماء إلى أن التقارير عن حدوث اضطرابات آخذة في الارتفاع. وهناك عدد من التفسيرات المحتملة لذلك، لكن كثيراً من الباحثين أشاروا إلى التأثيرات المناخية المحتملة.

ويوضح جين، من جامعة إمبري ريدل للطيران، أن البعض يتوقع أن تغير المناخ يمكن أن يغير التيار النفاث وقص الرياح، ما سيؤدي بالتالي إلى زيادة الاضطراب في الهواء. وفي بيان الثلاثاء، قال بول ويليامز، أستاذ علوم الغلاف الجوي في جامعة ريدينغ في إنجلترا، إن هناك «أدلة قوية على أن الاضطرابات تزداد بسبب تغير المناخ». وقال ويليامز إن فريقه البحثي اكتشف مؤخراً أن اضطراب الهواء الصافي الشديد في شمال المحيط الأطلسي قد زاد بنسبة 55 في المائة منذ عام 1979، على سبيل المثال.

وقال إن أحدث توقعات الفريق تشير إلى أن الاضطرابات الشديدة في التيارات النفاثة قد تتضاعف أو تزيد ثلاث مرات في العقود المقبلة إذا استمرت الظروف العالمية كما يُتوقع.

ومع ذلك، يقول آخرون إن عوامل أخرى يمكن أن تلعب دوراً أيضاً. ويشير كورنمان إلى أنه قد يكون هناك ازدياد في الحركة الجوية الإجمالية، وهو ما قد يزيد من حدوث الاضطرابات مع ارتفاع عدد مسارات الطيران، بما في ذلك تلك الموجودة في المناطق التي تعاني مزيداً من الاضطرابات.

كيف يمكن للمسافرين البقاء آمنين؟

باختصار، اربط حزام الأمان. قد يكون من الصعب التنبؤ بالاضطرابات الجوية، لكنّ الخبراء يؤكدون أن خط الدفاع الأول في الهواء هو إبقاء حزام الأمان مربوطاً، كلما أمكن ذلك. وقال جوين: «الطائرات مصممة عموماً لتحمل الاضطرابات الجوية»، مشيراً إلى أن عدم ارتداء الركاب لأحزمة الأمان يمثل مصدراً كبيراً للإصابات الناجمة عن الاضطرابات الجوية أثناء الرحلة.

وقال إنه على الرغم من عدم وجود أي احتياطات مضمونة، فإن ارتداء حزام الأمان يزيد بشكل كبير من فرص الفرد في تجنب الإصابات الخطيرة... ارتدِ حزام الأمان «فهو مجرد حل سريع حقاً لمنع الإصابة».

* خدمة «تريبيون ميديا».


جين بشري فريد يعزز وظيفة المناعة لدى غالبية البشر

جين بشري فريد يعزز وظيفة المناعة لدى غالبية البشر
TT

جين بشري فريد يعزز وظيفة المناعة لدى غالبية البشر

جين بشري فريد يعزز وظيفة المناعة لدى غالبية البشر

اكتشف باحثون من جامعة بوفالو في الولايات المتحدة أن الشكل النشط لجين «CHRFAM7A» يعزز مجموعة واسعة من السمات الوقائية.

جين لدى ثلاثة أرباع البشر

تم العثور على هذا الجين لدى 75 في المائة من البشر. وهو جين بشري فريد نشأ بعد انفصال الإنسان عن سلفه المشترك مع الشمبانزي منذ ملايين السنين.

وكانت دراسات سابقة للباحثين في الجامعة قد حددت كيفية قيام الجين بحماية الإنسان ضد اضطرابات الذاكرة، مثل مرض ألزهايمر، لكن دوره في وظيفة المناعة لم يكن مفهوماً جيداً، إلى أن اكتشف الباحثون في الدراسة الجديدة أن هذا الجين يعزز وظيفة المناعة أيضاً.

ونشرت نتائج الدراسة في مجلة «eBioMedicine» في 2 أبريل (نيسان) 2024، التي أجريت بقيادة كينغا سيجيتي المؤلفة الرئيسية، وأستاذ علم الأعصاب في كلية جاكوبس للطب والعلوم الطبية الحيوية، وزملائها في جامعة كاليفورنيا بالولايات المتحدة.

ميزة مناعية

بما أن الجينات البشرية الفريدة تمنح الناس سمات خاصة بالإنسان، فإن من الصعب إيجاد نماذج حيوانية تقليدية للأمراض المرتبطة بهذا الجين؛ لأنها تفتقر إليه. ولهذا لا يمكن لها أن تعكس بدقة كيفية عمل بعض الأدوية اللازمة في البشر.

وقد اعتقد الباحثون دائماً في حقيقة أن هذه الطفرة الوراثية تقتصر على البشر حصراً . ونظراً لأنها ساعدت الناس على البقاء أحياء لمدة طويلة، فقد أصبح المزيد والمزيد من الناس حاملين لها. وكانت نتائج دراسة سابقة بقيادة كينغا سيجيتي وزملائها والمنشورة في 28 يوليو (تموز) 2023 في مجلة «eBioMedicine» قد أشارت إلى أن جين «CHRFAM7A» يوفر ميزة مناعية فريدة من خلال تمكين الخلايا المناعية من اختراق الأنسجة المصابة بكفاءة أكبر.

وتعد هذه القدرة ضرورية للوصول إلى المناطق التي تكون فيها إمدادات الدم محدودة، أو تلك المعرضة للخطر بسبب المرض مما يسمح لجهاز المناعة بالسيطرة على العدوى بسرعة أكبر، بحيث لا يسمح للبكتيريا أو الفيروسات بالتكاثر السريع.

أهداف دوائية جديدة

يؤثر جين «CHRFAM7A» على إشارات الكالسيوم، وهي عملية أساسية لكثير من الوظائف البيولوجية ما يشير إلى أنه يمكن أن يؤثر على كثير من العمليات البيولوجية والمرضية الأخرى. وتسلط كينغا سيجيتي الضوء على أن الشكل النشط لجين «CHRFAM7A» يوفر الحماية ضد اضطرابات متعددة، مما يشير إلى أهداف دوائية جديدة محتملة.

وقد استخدم فريق البحث الخلايا الجذعية متعددة القدرات المهندسة وراثياً والمصممة للتعبير عن طفرة جين «CHRFAM7A» التي تم بعد ذلك تمييزها إلى الخلايا المستجيبة الأولى للجهاز المناعي المعروفة باسم الوحيدات أو الخلايا الوحيدة «monocytes» لاختبار فاعليتها في اختراق نماذج الأنسجة.

والخلايا الوحيدة هي أحد أنواع خلايا الدّم البيضاء التي تساعد على تنظيم الاستجابة المناعية في الجسم، خاصّة في حالات العدوى والالتهاب، وتمثل ما يقارب 5 في المائة من عدد خلايا الدم البيضاء في جسم الإنسان البالغ الطبيعي.

وتعمل هذه النتائج على توسيع فهم العلماء للسمات الوقائية للجين، وتفتح إمكانيات لأهداف دوائية جديدة تهدف إلى تعزيز وظيفة المناعة، وعلاج الاضطرابات المتعددة.

التهابات مناعية

وظهر أن جين «CHRFAM7A» مرتبط بحالات متعددة مختلفة من الأمراض الناجمة عن نشاط جهاز المناعة المتزايد، بما في ذلك الاستجابة الالتهابية الجهازية «systemic inflammatory response»، ومرض التهاب الأمعاء (IBD) «inflammatory bowel disease»، وعاصفة السيتوكينات المرتبطة بـ«كوفيد»، «COVID-associated cytokine storm»، والاضطرابات المعرفية العصبية المرتبطة بفيروس نقص المناعة البشرية «HIV-associated neurocognitive disorders»، والتهاب المفاصل العظمي «osteoarthritis»، كما يقوم الفريق بمزيد من التحقيق في دور الجين في الدماغ، ومرض التهاب الأمعاء، والانتشار السرطاني.


جناح الذبابة يساعد في اكتشاف أسباب العيوب الخلقية لدى البشر

دراسة على ذبابة الفاكهة قد تؤدي لتصحيح العيوب الخلقية بالأنسجة البشرية (ويكيبيديا)
دراسة على ذبابة الفاكهة قد تؤدي لتصحيح العيوب الخلقية بالأنسجة البشرية (ويكيبيديا)
TT

جناح الذبابة يساعد في اكتشاف أسباب العيوب الخلقية لدى البشر

دراسة على ذبابة الفاكهة قد تؤدي لتصحيح العيوب الخلقية بالأنسجة البشرية (ويكيبيديا)
دراسة على ذبابة الفاكهة قد تؤدي لتصحيح العيوب الخلقية بالأنسجة البشرية (ويكيبيديا)

توصل فريق من الباحثين في الولايات المتحدة إلى أن إجراء أبحاث على أجنة ذباب الفاكهة يمكن أن يساعد في تشخيص واحتمال علاج بعض العيوب الخلقية لدى البشر.

وفي إطار الدراسة التي نشرتها الدورية العلمية «Nature Communications»، عكف فريق بحثي من جامعة كاليفورنيا ريفرسايد الأميركية على دراسة العوامل التي تؤدي إلى نمو جناح ذبابة الفاكهة بشكل سليم، وهي ما زالت في طور الأجنة، واستخدم منظومة حوسبية متطورة لإجراء عمليات محاكاة لطريقة تفاعل خلايا أجنة الذباب من أجل تكون أجنحة هذه الحشرات.

واختبر الباحثون أيضاً الخواص الميكانيكية للخلايا مثل درجة المرونة ومستويات ضغط السوائل داخل الخلايا، فضلاً عن طريقة تفاعل أنواع مختلفة من الخلايا حتى الوصول في نهاية المطاف إلى تكون الأنسجة الخاصة بأجنحة الذباب.

ويقول مارك ألبر أستاذ الرياضيات ورئيس فريق الدراسة من جامعة كاليفورنيا ريفرسايد: «لقد صنعنا نماذج لمئات الخلايا في محاولة لفهم طريقة تفاعلها مع بعضها، حتى الوصول في نهاية المطاف إلى تكون جناح ذبابة الفاكهة».

ورصد الفريق البحثي بالتعاون مع باحثين من جامعة نوتردام مراحل تطور الجناح من الشكل الأسطواني المبدئي ثم الانتقال إلى طور الشكل الدائري المتسق إلى أن يصبح الجناح في نهاية المطاف دائرياً من أعلى ومسطح من الأسفل.

ونقل الموقع الإلكتروني «ميديكال إكسبريس» المتخصص في الأبحاث الطبية عن جنيفر انغيل أمبريز الباحثة في مجال الرياضيات وعضوة فريق الدراسة قولها: «كنا نريد أن نفهم مسببات هذا التغير، لأن الذباب لا يطير أو يبقى على قيد الحياة، إذا لم تتطور أجنحته بشكل سليم تتيح له إمكانية الطيران».

وتوصل الباحثون إلى وجود وحدات خلوية فرعية تحمل اسم «أسيتومايسين» باعتبارها المسؤولة عن تطور تكوين الجناح، وبخاصة تسطح الجزء السفلي من جناح الذبابة.

وأكد الباحثون أنهم توصلوا إلى العوامل المسؤولة عن تطور الأنسجة في طور الأجنة، وأن تطبيقات هذه الدراسة يمكن أن تنعكس على فهم تطور أو توليد الأنسجة لدى كل من الحيوان والإنسان.

وأعرب الفريق البحثي عن أمله في أن تفضي هذه الدراسة إلى إمكانية تصحيح العيوب الخلقية بالأنسجة البشرية.


مواد ميكروبية تحمي الأمعاء والدماغ من الأمراض الهضمية والعقلية

مواد ميكروبية تحمي الأمعاء والدماغ من الأمراض الهضمية والعقلية
TT

مواد ميكروبية تحمي الأمعاء والدماغ من الأمراض الهضمية والعقلية

مواد ميكروبية تحمي الأمعاء والدماغ من الأمراض الهضمية والعقلية

«الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» مواد تتولد في أغلبها من الميكروبات. وهي نجوم في محور الميكروبيوم والأمعاء والدماغ.

أنتم تعرفون الآن أن الأمعاء ومليارات الميكروبات التي تعيش فيها لها تأثير قوي في عمليات أعضاء أخرى كثيرة من الجسم، بما فيها الدماغ، وربما في الدماغ بشكل خصوصي. ولكن إذا كنت ترغب في فهم كيفية عمل كل ذلك، فانتبه إلى 3 مواد تُعرف مجتمعة باسم «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» (SCFAs) short-chain fatty acids: الأسيتات acetate ، والبروبيونات propionate ، والبوتيرات butyrate.

مراسِلات الأمعاء للدماغ

يبدو أن هذه المواد مراسلات رئيسية لدماغك من أمعائك، وتؤثر في فسيولوجيا الدماغ وسلوكه بصفة مباشرة وغير مباشرة، بما في ذلك من خلال الجهاز المناعي. فهي تؤثر في مستوى طاقتك، وشهيتك، واستجابتك للأحداث المجهدة، وحالتك المزاجية، وأكثر من ذلك.

على عكس معظم الدهون التي يحتاجها الجسم، لا يتم توفير «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» الثلاثة مباشرة عن طريق الطعام. بدلاً من ذلك، يتم إنتاجها من قبل أنواع محددة من البكتيريا التي تعتمد على الألياف الغذائية، وهي منيعة إلى حد بعيد في وجه الإنزيمات الهضمية؛ بحيث تصل إلى القولون سليمة. وهناك، شريطة أن تكون قد تناولت الطعام بشكل جيد، تكمن تلك البكتيريا الشجاعة قيد الانتظار لتخمير الألياف، وإطلاق الطاقة، والغازات، وعدد قليل من المستقلبات، وهي «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة».

تعتمد كمية «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» المنتجة في أمعائك على مقدار الطعام الغني بالألياف الذي تستهلكه للحفاظ على البكتيريا التي تتغذى عليها. والأسيتات هي النوع الأكثر وفرة من «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة»، وتُشكل 60 في المائة من الإجمالي، مع البروبيونات بنسبة 25 في المائة، والبوتيرات بنسبة 15 في المائة.

حماية الأمعاء والدماغ

تُستهلك «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» بوصفها مصدراً للطاقة من قبل الخلايا المبطنة للأمعاء. كما أنها تحفّز الإنتاج الموضعي للمخاط، وتحافظ على خلايا جدار الأمعاء مترابطة بإحكام حتى لا تتسرب المواد من الأمعاء إلى مجرى الدم.

من المهم معرفة التأثيرات الموضعية في الأمعاء؛ لأن لها آثاراً كثيرة على عمليات الدماغ. فالأمعاء المتسربة، على سبيل المثال، تسمح للبكتيريا والسموم بالهرب عبر جدار الأمعاء والوصول إلى الدماغ، حيث تكون قادرة على إطلاق رد فعل التهابي يمكنه تعطيل وظيفة الأعصاب، وتشكيل خطر الاكتئاب، والقلق، وجنون الارتياب (الذُهان الكبريائي) والصعوبات الإدراكية، وحتى الذُهان والخرف.

العناية الموضعية بالأمعاء هي مجرد جزء من الوصف الوظيفي الذي لا يزال يتكشف عن دور «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة». تعمل البروبيونات موضعياً أيضاً على تحفيز إفراز الهرمونات التي تنظم الشهية في الأمعاء مثل (ببتيد واي واي)، مما يُبطئ إفراغ المعدة، ويجعلك تشعر بالشبع بصورة أسرع. إضافة إلى ذلك، تؤثر «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» في استقلاب الدهون. ولكن من جانبها، تؤثر البوتيرات في عملية التمثيل الغذائي الجهازي من خلال زيادة حساسية الإنسولين، وتقليل خطر الإصابة بمرض السكري.

تدخل «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» جميعها إلى مجرى الدم من الأمعاء، ثم تعبر الحاجز الدموي الدماغي وتصل مباشرة إلى الدماغ. هناك، توسع تأثيراتها في الأيض من خلال العمل على الخلايا العصبية في منطقة ما تحت المهاد لتنظيم توازن الطاقة.

وتمتلك البوتيرات، على وجه الخصوص، عدداً قليلاً من المواهب الخاصة. ويمكنها أن تفعل للدماغ ما تفعله للأمعاء - المحافظة على سلامة الحاجز، وإقصاء العناصر السيئة. وبطبيعتها الكيميائية، فهي جزيء مضاد للالتهابات، يعمل على خفض الالتهاب.

في الأمعاء والدماغ، تستهدف البوتيرات والبروبيونات من «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» الخلايا المناعية بغرض تنظيم رد الفعل الالتهابي. وهي توجه إنتاج الخلايا المضادة للالتهابات، وتقلل إنتاج السيتوكينات المضادة للالتهابات. وهذا العمل، كما تشير الدلائل، يحمي الدماغ من كل من الاكتئاب والألم المزمن.

تنمية الخلايا العصبية

علاوة على ذلك، فإن المستقبلات العصبية الخاصة بالبروبيونات، عند تنشيطها، تعمل على زيادة إنتاج الناقل العصبي «نورإبينفرين»، وهو مهم لتثبيط آلام الاعتلال العصبي والاكتئاب. تزيد البوتيرات من مستويات عامل التغذية العصبية المستمد من الدماغ في قشرة الفص الجبهي، مما يُحفز نمو الخلايا العصبية لفتح مسارات السلوك للخروج من الاكتئاب.

بمجرد دخول «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» إلى مجرى الدم، تتخذ إجراءات مهمة ضد هرمونات التوتر. وتُظهر الدراسات أنها «تخفف بشكل كبير» من استجابة الكورتيزول للإجهاد النفسي والاجتماعي الحاد. كلما ارتفعت مستويات «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة»، انخفضت استجابة الكورتيزول، وقلّ تفاعلك مع التوتر.

مع ذلك، ربما من خلال العصب المبهم أن يكون «للأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» أكبر تأثير في الدماغ والسلوك. فالعصب المبهم هو الأطول في الجسم، وينشأ في جذع الدماغ ويمتد إلى البطن، حاملاً الإشارات من وإلى الأحشاء؛ وهو يمكّن الأعضاء من التكيف الفوري مع متطلبات البيئة الداخلية والخارجية. ويبدو أن العصب المبهم هو الطريق السريعة الرئيسية بين العقل والجسم، وهو القناة الرئيسية للتواصل بين الأمعاء والدماغ؛ ومن المرجح أن تكون «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» بمثابة سائقي الشاحنات على المسافات الطويلة.

بادئ ذي بدء، فإنها تعمل على تنشيط العصب الحائر مباشرة، وتحفّز وتيسر الاتصال المعوي الدماغي. تشير الدراسات إلى أن البوتيرات تزيد من معدل قدرة الخلايا العصبية الحائرة على نقل الإشارات إلى الدماغ، لا سيما الإشارات ذات الصلة بالشبع. تعمل البوتيرات عبر المسارات الحائرة، ولكن يبدو أيضاً أنها تنقل التفضيلات الغذائية إلى الدماغ، وتُغير مستقبلات الأومامي (أحد المذاقات الخمس الأساسية)، وربما المذاقات الأخرى، وتشكل التفضيلات الغذائية.

نظراً لأن ميكروبات الأمعاء يجب أن تعيش على الطعام الذي نستهلكه، فإن النظام الغذائي البشري يؤثر مباشرة في تركيب البكتيريا في البيوم (الحَيَّوم أو التجمع الأحيائي). الميكروبات التي تعيش في القولون والتي تنتج «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» لديها متطلبات غذائية محددة للغاية: الألياف والنشا المقاوم للهضم، أي المواد الموجودة في جدران خلايا النباتات. يزيد النظام الغذائي الغني بالألياف من عدد البكتيريا التي تتحول إلى «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة».

ونظراً لأنها تحفّز نمو البكتيريا النافعة، فإن مواد مثل الألياف تُعرف أيضاً باسم «بريبيوتك: مغذيات المعينات الحيوية» (تماماً كما يُشار إلى «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» أحياناً باسم ما بعد البريبيوتك). تتضمن البريبيوتك الأكثر توثيقاً على نطاق كبير النشا المقاوم للهضم، المتوفر بكثرة في جذور الهندباء البرية، والموز غير الناضج، والثوم، والخرشوف، والشوفان، وسكريات الأليغو الفركتوزية (FOS)، الموجودة في الفواكه، والبصل، والملفوف، والهليون، والغالاكتو-أوليغوساكاريدات (GOS)، الموجودة في حليب البقر، والبقوليات. تعزز هذه من نمو أنواع مختلفة من البكتيريا «العصية اللبنية» أو بكتيريا «بيفيدوباكتيريوم» التي تنتج «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة».

التركيب الميكروبي المعوي

لسوء الحظ، إحدى السمات المميزة للنظام الغذائي الغربي هو نقص الألياف. ويُنظر إلى العوامل المؤثرة في سلامة التركيب الميكروبي المعوي على أنها قوة خفية وراء ارتفاع معدلات السمنة، والسكري، وسرطان القولون والمستقيم، وأمراض نفسية مثل القلق، والاكتئاب، والاضطرابات التنكسية العصبية.

ومن ناحية أخرى، يرتبط استهلاك الألياف بانخفاض معدل الوفيات الناجمة عن جميع الأسباب. ويعتقد بأن إنتاج «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» من نظام البحر الأبيض المتوسط الغذائي الغني بالنباتات يمثل عديداً من الفوائد الصحية العقلية والبدنية.

تعدّ إضافة الأطعمة الغنية بالبريبيوتك إلى النظام الغذائي واحداً من أكثر التدابير المتاحة لتعزيز الصحة العقلية والبدنية. لكن البريبيوتك تستخرج أيضاً من الأطعمة وتتوفر بوصفها مكملات غذائية. يستكشف العلماء حالياً تركيبات البريبيوتك الخاصة بالاضطرابات لعلاج الاكتئاب، والقلق، والإجهاد، واضطرابات النوم، وداء ألزهايمر، ولكن هذا لا يمنع التركيبات ذات الأغراض العامة من تعزيز صحة الدماغ الآن.

حقائق عن «الدهون قصيرة السلسلة»

- ثبت أن التمارين البدنية تزيد من مستويات البكتيريا المنتجة لـ«الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» داخل الأمعاء.

- تعزز «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» القدرة على التحمل، على الأقل لدى الفئران.

- يؤدي النظام الغذائي الغني بالدهون إلى تغيير تركيبة الأمعاء وتقليل الميكروبات المنتجة لـ«الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة»، وتقليل الإشارات المعوية الدماغية.

- يعيق نقص «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» الدماغ عن إزالة الحُطام (الشظايا الصغيرة جداً) المرتبط بالأمراض العصبية التنكسية.

- يؤدي الحرمان من النوم إلى استنزاف البكتيريا المنتجة لـ«الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة»، ما يعزز الالتهاب ويضعف الإدراك.

- تحافظ «الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة» في الأمعاء على إبقاء البكتيريا المسببة للأمراض تحت السيطرة، وتخفف من حدة ضراوتها.

• مجلة «سايكولوجي توداي» - خدمات «تريبيون ميديا»


حل مبتكر لتجهيز الأجهزة الخارجية بالطاقة الكهربائية

حل مبتكر لتجهيز الأجهزة الخارجية بالطاقة الكهربائية
TT

حل مبتكر لتجهيز الأجهزة الخارجية بالطاقة الكهربائية

حل مبتكر لتجهيز الأجهزة الخارجية بالطاقة الكهربائية

أطلق المخترع بيتر بيفيلاكوا، ومقره كاليفورنيا، حملة على موقع «كيكستارتر» لأحدث إبداعاته «باور مول» Power Mole، المصممة لتوفير الطاقة للأجهزة الخارجية مثل الكاميرات الأمنية والأضواء الزخرفية عندما لا تتوافر منافذ كهربائية خارجية.

يتكون «باور مول» من مكونين على شكل قرص: جهاز الإرسال المثبت على السطح الداخلي لجزء النافذة، وجهاز الاستقبال المثبت على السطح الخارجي. ويجري توصيل جهاز الإرسال بمنفذ منزلي داخلي، في حين يجري توصيل جهاز الاستقبال عبر «يو إس بي» USB بالجهاز الخارجي. عندما يمر تيار كهربائي متناوب عبر الملف التعريفي لجهاز الإرسال، فإنه يولد مجالاً مغناطيسياً متقلباً يخترق ما يصل إلى 30 ملم من الزجاج، ما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي متناوب في ملف جهاز الاستقبال.

ثم يقوم مقوم مدمج بتحويل تيار التيار المتناوب هذا إلى تيار مستمر، ما يعمل على تشغيل الجهاز المتصل بشكل فعال. ومع ذلك، فإن الجهاز يقتصر حالياً على الأجهزة التي تحتوي على مدخلات «يو إس بي» أو فرق جهد 5 فولت، وهو غير مناسب للأدوات عالية الطاقة مثل المثاقب الكهربائية.

وعلى الرغم من أن الجهاز أقل كفاءة في استخدام الطاقة من توصيلات مأخذ الحائط المباشر، حيث تتراوح كفاءته من 50 في المائة إلى 75 في المائة، إلا أنه ينطفئ تلقائياً إذا لم يتمكن جهاز الإرسال من إنشاء اتصال مع جهاز الاستقبال، وبالتالي يمكنه الحفاظ على الكهرباء. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للنظام نقل الطاقة من خلال مواد غير معدنية مختلفة، بما في ذلك الخشب.

وتتضمن الحزمة المسوقة جهاز إرسال مزوداً بسلك طاقة وجهاز استقبال ومنصات لاصقة M لكلتا الوحدتين بمبلغ 59 دولاراً. وعلى الرغم من أنه كان متاحاً في البداية للزبائن في الولايات المتحدة فقط، فإنه من المتوقع توافره عالمياً عند نجاح الحملة.


علماء يكتشفون أدلة قد تشير لوجود حضارات خارج كوكب الأرض !

علماء يكتشفون أدلة قد تشير لوجود حضارات خارج كوكب الأرض !
TT

علماء يكتشفون أدلة قد تشير لوجود حضارات خارج كوكب الأرض !

علماء يكتشفون أدلة قد تشير لوجود حضارات خارج كوكب الأرض !

أفادت مجلة «MNRAS» العلمية بأن مجموعة من علماء الفلك السويديين والهنود والأميركيين اكتشفوا ان سبع نجوم في الفضاء الكوني قد تحتوي على (مجالات دايسون)؛ والتي تشير لوجود حضارات خارج كوكب الأرض، وذلك وفق ما نقلت وكالة أنباء «نوفوستي» الروسية.

وقام العلماء بدراسة إشعاع النجوم الذي تم تسجيله بواسطة التلسكوبات Gaia و2MASS وWISE. وتبين أن الأجسام النجمية التي تمتلك مجالات دايسون افتراضيا، تنبعث منها كمية زائدة من الأشعة تحت الحمراء التي يمكن للأجهزة الموجودة على الأرض الوصول إليها.

ومن المعروف أن (مجالات دايسون) لا يمكن أن تظهر إلا من خلال جهود كائنات فضائية متطورة للغاية، ولذلك فان دراسة الإشعاع المحتمل الصادر عن هذه الأجهزة تعتبر إحدى الطرق الرئيسية للبحث عن وجود كائنات حية أخرى في الفضاء الكوني.

وأوضح العلماء انهم تمكنوا من «اكتشاف سبعة أجسام قزمة مرئية من نوع M تظهر انبعاثا زائدا من أصل غير معروف وتناسب نموذجنا لمجال دايسون». مشيرين الى ان «النظريات العلمية الحالية لا تفسر الإشعاع الزائد المكتشف في النجوم».

ومن أجل ذلك، يخطط العلماء لفحص هذه الأجسام بتلسكوبات أكثر قوة لاستكشاف وجود علامة افتراضية على وجود حياة هناك.

جدير بالذكر، تم طرح فكرة إمكانية قيام حضارات خارج كوكب الأرض عالية التطور، ببناء هياكل هندسية فلكية لأول مرة منذ أكثر من نصف قرن من قبل عالم الفيزياء النظرية الأميركي فريمان دايسون؛ وقد سمّيت بـ«مجال دايسون».

و(مجال أو غلاف دايسون) هو هيكل افتراضي ضخم يطوّق النجم الفضائي بشكل كامل ويستولي على نسبة كبيرة من طاقته المنبعثة؛ وهذا المفهوم هو عبارة عن تجربة فكرية تحاول شرح كيفية حصول الحضارات الفضائية على متطلباتها من الطاقة عندما تتجاوز هذه المتطلبات الحد الذي تستطيع هذه الحضارات توليدها من مصادر كوكبها بمفرده؛ إذ يصل جزء صغير جدا من انبعاثات طاقة النجم إلى سطح أي كوكب يدور حوله؛ فيما تمكن هذه الهياكل المبنية المطوقة للنجم الحضارة الفضائية بالحصول على المزيد من الطاقة.


بشر العصر الحجري اعتمدوا طريقة إنهاك الطريدة حتى اصطيادها

رسومات وجدت في كهف في سولاويزي بإندونيسيا تصور صيادا يطارد فريسته (رويترز)
رسومات وجدت في كهف في سولاويزي بإندونيسيا تصور صيادا يطارد فريسته (رويترز)
TT

بشر العصر الحجري اعتمدوا طريقة إنهاك الطريدة حتى اصطيادها

رسومات وجدت في كهف في سولاويزي بإندونيسيا تصور صيادا يطارد فريسته (رويترز)
رسومات وجدت في كهف في سولاويزي بإندونيسيا تصور صيادا يطارد فريسته (رويترز)

تَبيّن أن القدرة على التحمّل، وهي ميزة يتفرد بها البشر، وفّرت لهم خلال العصر الحجري القديم وسيلة إضافية لاصطياد الطرائد، وفقاً لدراسة استخدمت عدداً كبيراً من الروايات الإثنوغرافية التي كانت إلى اليوم متجاهَلَة.

وحسب وكالة الصحافة الفرنسية، تزخر كتب التاريخ بالرسوم التوضيحية التي تُظهِر مجموعة من الرجال يكمنون للطريدة، يمسكون أوتاداً، ويتقدمون ببطء نحو الفريسة، أو ينتظرونها حول فخ.

لكنّ علماء الإثنوغرافيا رصدوا في بعض الروايات العائدة إلى القرن العشرين طريقة أخرى، وهي ما يُسمّى الصيد بالمثابرة، ويقوم على ملاحقة الطريدة حتى إنهاكها، وهي التقنية المعتمدة إلى اليوم في الصيد بواسطة كلاب الصيد.

لكنّ الباحثين كانوا يرون أن الاستعانة بهذه التقنية كان هامشياً ومحدوداً، على ما لاحظ أستاذ الأنثروبولوجيا في جامعة ترينت الكندية أوجين موران، وهو المُعدّ الأول للدراسة التي نُشرت الاثنين في مجلة «نيتشر هيومن بيهايفيور».

وأوضح موران لوكالة الصحافة الفرنسية أنه وجد خلال تفحّصه وثائق عرقية وتاريخية تعود إلى القرنين الخامس عشر والتاسع عشر الكثير من حالات الصيد التي تنطبق عليها مواصفات الصيد بالمثابرة.

وظهرت هذه الفرضية قبل 40 عاماً من خلال دراسة أجراها عالم الحيوان الأميركي ديفيد آر كارير، الذي شرح أن التطور وفّر على الأرجح خاصية حاسمة لأسلاف الإنسان، هي القدرة غير العادية على التعرق، وبالتالي على تبديد الحرارة الناتجة عن بذل الجهد البدني.

«القرد المتعرق»

ولهذا «القرد المتعرق» ميزة أخرى تتمثل في أن طبقة الشعر على جسمه رقيقة جداً مما يجعل العدّاء المشارك في سباق الماراثون مثلاً يتعرق أكثر من ثلاثة لترات من الماء في الساعة.

والبشر عدّاؤون متواضعو السرعة، إذ يستطيعون اجتياز عشرة أمتار في الثانية الواحدة، والحفاظ على هذه الوتيرة لمدة 20 ثانية، في حين أن الفهد يركض أسرع بثلاث مرات لبضع دقائق. لكنّ الفهد، مع أنه «أشبه بسيارة فيراري من دون مبرّد ويستطيع تالياً الركض بسرعة عالية جداً»، حسب البروفسور موران، فإنه «عاجز عن تصريف الحرارة» الداخلية.

وهذا الارتفاع في درجة الحرارة الداخلية يجبره في النهاية على التوقف عن الركض، ويدفع حيوانات «الجري» مثل الخيول أو الأيائل أو الظباء إلى أخذ قسط من الراحة لتبرد، في حين أن مُطاردها البشري لا يعاني مشكلة من هذا النوع.

وثمة ميزة أخرى لفت إليها علماء الأحياء وهي أن الجهاز العضلي الهيكلي يتكون في شكل أساسي من ألياف بطيئة، تلائم التحمل أكثر مما يُعرف بالألياف السريعة التي توفر الحيوية.

أما العنصر الأخير، فهو أن خصائص الأطراف السفلية للإنسان تحمل على الاعتقاد أن صفات التحمل لدى سلف الإنسان العاقل بدأت بالظهور قبل 1.8 مليون سنة.

ورأى غير المقتنعين بنظرية الصيد بالمثابرة أن تكلفة الطاقة الناجمة عنها غير متناسبة مع تلك المترتبة عن المشي. وقال موران إن «الجري أكثر تكلفة من المشي»، ولكن تُعَوَّض هذه التكلفة إلى حد كبير بالوقت الذي يتم توفيره. وفق ما يبيّن النموذج الحسابي الذي اعتمدته الدراسة.

«الركض من الصباح إلى المساء»

واستندت هذه الدراسة المهمة إلى مجموعة غير مسبوقة من المصادر العرقية والتاريخية.

وشرح موران أن «هذا النوع من الصيد كان معتمداً في كل مكان من العالم (...) وفي السياقات كافة (...) وعلى امتداد أكثر من فصل»، مشيراً إلى وجود نحو 400 رواية تنطبق على أكثر من 270 مكاناً في العالم، من القطب الشمالي إلى تشيلي، ومن أفريقيا إلى أوقيانوسيا.

ويروي هنود في نصٍّ يعود تاريخه إلى عام 1850، قصصاً عن أسلافهم يصفون فيها «صيد الأيائل عن طريق مطاردتها حتى الإرهاق بأحذية الثلوج»، حسبما أشارت إليه الدراسة. وتتناول إحدى روايات القرن السادس عشر طريقة الصيد التي اتَّبعها الأميركيون الأصليون في كواويتيكانز الذين كانوا يستطيعون «الركض من الصباح إلى المساء» خلف الغزلان «حتى إنهاك الطريدة».

وتتطرق قصة من بورنيو تعود لمنتصف القرن التاسع عشر إلى صيادين يستخدمون أساليب مماثلة.

ولم يتنبه علماء الأعراق كثيراً في الماضي إلى هذه الروايات، إذ في القرن التاسع عشر، عندما «بدأوا يحترفون» مهنتهم، حسب موران، أدى انتشار الأسلحة النارية إلى انقراض أسلوب الصيد بالمثابرة تقريباً. ولا تزال هذه الطريقة معتمَدة اليوم لدى بعض القبائل في بُتسوانا، إذ يستطيع أبناؤها مطاردة الظباء حتى الإنهاك.

وأوضح الباحث أنه تمكَّن من استخدام «مجموعة من المصادر التاريخية التي لم تسبق دراستها». وبفضل رقمنة الوثائق التي تتولاها مؤسسات عدة، تمكَّن من استخدام نحو ثمانية آلاف منها، يعود تاريخها إلى القرن الخامس عشر.

ويبقى السؤال قائماً عن دور الصيد بالمثابرة في تشكيل ضغط انتقائي على أسلاف الإنسان، مما جعلهم عدَّائي مسافات طويلة.


«رقيق كالحلوى»... اكتشاف كوكب ضعف حجم المشتري خارج نظامنا الشمسي

رسم توضيحي لناسا يوضح تكوين كوكب خارج نظامنا الشمسي (رويترز)
رسم توضيحي لناسا يوضح تكوين كوكب خارج نظامنا الشمسي (رويترز)
TT

«رقيق كالحلوى»... اكتشاف كوكب ضعف حجم المشتري خارج نظامنا الشمسي

رسم توضيحي لناسا يوضح تكوين كوكب خارج نظامنا الشمسي (رويترز)
رسم توضيحي لناسا يوضح تكوين كوكب خارج نظامنا الشمسي (رويترز)

حدد علماء الفلك كوكباً «خفيفاً ورقيقاً» مثل خيوط الحلوى، على الرغم من كونه أكبر بكثير من كوكب المشتري الغازي العملاق في نظامنا الشمسي، بحسب تقرير نشرته «سكاي نيوز».

وقال العلماء، بحسب دراسة نشرت في مجلة «ناتشور أسترونومي»، إن «(WASP-193b) رقيق للغاية»؛ لأن كثافته منخفضة بشكل ملحوظ بالنسبة لحجمه.

ويعتقد أنه يتكون في معظمه من الهيدروجين والهيليوم، وفقاً للدراسة.

و«WASP-193b» هو ثاني أقل الكواكب كثافة التي اكتشفها علماء الفلك، لكنه يشكل لغزاً للخبراء بسبب حجمه، الذي يبلغ نحو 50 في المائة أكبر من كوكب المشتري.

وقال المؤلف الرئيسي خالد البرقاوي، من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: «الكوكب رقيق للغاية»؛ لأنه يتكون في الغالب من غازات خفيفة، وليس من مواد صلبة.

وسيتعين إجراء المزيد من أعمال المراقبة قبل أن يتمكن علماء الفلك من الإجابة عن جميع الأسئلة التي يطرحها وجوده «الرقيق».

وقال العلماء إن «WASP-193b»، الذي يعتقد بعض الخبراء أنه خفيف للغاية لدرجة أنه يمكن أن يطفو على الماء، مثالي لدراسة تكوين وتطور الكواكب.

رسم توضيحي قدّمته «ناسا» يصور الكوكب WASP-139 (أ.ب)

تم تأكيد وجود الكواكب الخارجية، أي التي تقع خارج نظامنا الشمسي، في العام الماضي، لكن الأمر استغرق وقتاً إضافياً وعملاً لتحديد اتساقها، بناءً على ملاحظات التلسكوبات الأرضية.

ويقع الكوكب خارج نظامنا الشمسي على بُعد نحو 1200 سنة ضوئية (السنة الضوئية الواحدة تعادل 5.8 تريليون ميل)، ويدور حول نجم مشابه للشمس.

ويُعتقد أن الحرارة المنبعثة من شمسه القريبة، والتي يدور حولها قليلاً كل ستة أيام، يمكن أن تؤدي إلى تضخم غلافه الجوي.

ويأتي ظهور الكوكب الزغبي بعد أيام من كشف الباحثين عن وجود «أرض خارقة» تقع في مجرة درب التبانة.

ويقع العالم الصخري، المسمى 55 Cancri e أو Janssen، على بُعد نحو 41 سنة ضوئية من الأرض، ويبلغ قطره نحو ضعف قُطر كوكبنا.

وقال رينيو هو، من مختبر الدفع النفاث التابع لـ«ناسا» والمؤلف الرئيسي للدراسة المنشورة في مجلة «نيتشر»: «من المحتمل أن يكون الغلاف الجوي غنياً بثاني أكسيد الكربون أو أول أكسيد الكربون، ولكن يمكن أن يحتوي أيضاً على غازات أخرى مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكبريت». وأضاف: «لا يمكن للملاحظات الحالية تحديد التركيب الدقيق للغلاف الجوي».

وأضاف العلماء أن الكوكب «لا يمكن أن يكون صالحاً للسكن»؛ لأنه حار جداً، بحيث لا يحتوي على مياه سائلة.