طريقة علمية للحد من تأثير الغبار على كفاءة الألواح الشمسيةhttps://aawsat.com/%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85/5058928-%D8%B7%D8%B1%D9%8A%D9%82%D8%A9-%D8%B9%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A9-%D9%84%D9%84%D8%AD%D8%AF-%D9%85%D9%86-%D8%AA%D8%A3%D8%AB%D9%8A%D8%B1-%D8%A7%D9%84%D8%BA%D8%A8%D8%A7%D8%B1-%D8%B9%D9%84%D9%89-%D9%83%D9%81%D8%A7%D8%A1%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%84%D9%88%D8%A7%D8%AD-%D8%A7%D9%84%D8%B4%D9%85%D8%B3%D9%8A%D8%A9
طريقة علمية للحد من تأثير الغبار على كفاءة الألواح الشمسية
الآلية الجديدة مستوحاة من الاهتزازات الطبيعية لأغصان الأشجار (الشرق الأوسط)
تُعدّ الطاقة الشمسية أحد أهم مصادر الطاقة المتجددة التي تعتمد عليها دول منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، بسبب ارتفاع أسعار الوقود وتغير المناخ. لكن الألواح الشمسية، التي تحوّل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء، تواجه مشكلة تراكم الغبار الذي يؤثر بشكل كبير في أدائها.
وتسود الظروف الصحراوية وقلة الأمطار مناطق مثل الشرق الأوسط، حيث تتراكم كميات كبيرة من الغبار على الألواح الشمسية، ما يؤدي إلى تقليل كفاءتها بشكل كبير.
وتتنوّع تقنيات تنظيف الألواح الشمسية بين تقنيات مثل الروبوتات الذاتية، التي تقدّم حلولاً فاعلة، لكنها مكلفة وغير فعّالة في الظروف الرطبة، بالإضافة إلى تقنيات تعتمد على الأمطار، أو الطلاءات مثل «الهيدروفوبية» (المضادة للسوائل) و«الهيدروفيلية» (المتقبلة للسوائل)، التي تعتمد على المطر لإزالة الغبار، لكن في المناطق القاحلة، تكون هذه الطلاءات أقل فاعلية، وتتطلّب هذه الحلول تكاليف إضافية، وقد لا تناسب جميع الأنظمة.
بحث عربي - ألماني
وفي محاولة لإيجاد طريقة أكثر فاعلية، طوّر باحثون في مصر -بالتعاون مع باحثين في ألمانيا- طريقة تنظيف للألواح الكهروضوئية مستوحاة من الاهتزازات الطبيعية لأغصان الأشجار، ونُشرت النتائج، بعدد 5 أغسطس (آب) 2024 من دورية «ساينتفك ريبورتس».
ويعالج هذا النهج المُبتكر التحدي الشائع المتمثل في تراكم الغبار على الألواح الشمسية، خصوصاً في المناطق القاحلة مثل الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، حيث يُضعف الغبار بشكل كبير كفاءة الألواح.
ووفق ما ذكره الباحثون في دراستهم، بشأن تأثير الغبار في كفاءة الألواح الكهروضوئية، فإنه في الكويت، بلغ انخفاض الكفاءة 45.8 في المائة خلال 3 أشهر إذا تُركت دون تنظيف. وفي قطر، انخفضت الكفاءة بنسبة 15 في المائة بعد شهر، و68 في المائة بعد 234 يوماً.
وفي بغداد، سجلت دراسة انخفاضاً يومياً بنسبة 6.24 في المائة، و18.74 في المائة شهرياً. وفي السعودية، انخفضت الكفاءة بنسبة 33.5 في المائة بعد شهر، و65.8 في المائة بعد 6 أشهر. وفي مصر، بلغ الانخفاض 50 في المائة في أقل من 3 أشهر.
وتظهر دراسة سلوك أوراق الأشجار في المناطق الصحراوية كيف تساعد حركة الرياح في تنظيف الأوراق من الغبار بشكل طبيعي. ويتحرك النخيل، على سبيل المثال، بفعل الرياح ما يساعد في إزالة الغبار وتبريد الأوراق، وهذا السلوك يمكن أن يكون مصدر إلهام لتطوير حلول مشابهة للألواح الشمسية، مثل تحسين تصميم الألواح لزيادة قدرتها على الحركة لتقليل تأثير الغبار.
آلية تنظيف طبيعية
ومن خلال محاكاة آلية التنظيف الذاتي الطبيعية لأوراق الأشجار، طوّر الباحثون طريقة التثبيت للألواح الكهروضوئية التي يمكنها أن تقلّل بشكل كبير من الحاجة إلى التنظيف اليدوي؛ إذ صمّموا بنجاح نظام لوحة كهروضوئية يهتزّ استجابة إلى الرياح؛ ما يؤدي إلى إزاحة جزيئات الغبار من الألواح بصورة فاعلة للحفاظ على كفاءتها المُثلى.
وأظهرت الألواح ذات نظام التثبيت المرن الجديد انخفاضاً في الكفاءة بنسبة 5 في المائة فقط بعد 6 أسابيع من التشغيل. وعلى النقيض من ذلك، شهدت الألواح المثبتة بشكل صلب انخفاضاً في الكفاءة بنسبة 25 في المائة خلال الفترة نفسها. وتظهر النتائج أن النظام المرن يقلّل بشكل كبير من تأثير تراكم الغبار.
يقول الباحث الرئيسي للدراسة، الأستاذ بقسم الهندسة الميكانيكية بكلية الهندسة «جامعة بني سويف» في مصر، الدكتور محمد سلامة عبد الهادي: «تتشابه الألواح الكهروضوئية مع أوراق الأشجار في التقاط الضوء من الشمس، لكنها تتسخ بسرعة أكبر، خصوصاً في المناطق الصحراوية، والسبب هو أن أوراق الأشجار تهتز بفعل الرياح؛ ما يسمح للغبار بالسقوط، في حين الألواح الكهروضوئية ثابتة فتتراكم عليها الأوساخ».
وأضاف لـ«الشرق الأوسط»، أن «النهج الجديد يعزّز أداء الألواح الشمسية من خلال تقليل تراكم الغبار، عبر تمكين الألواح من الاهتزاز والتنظيف الذاتي، وهذه الطريقة يمكن أن تكون واعدة للحفاظ على أنظمة الطاقة الشمسية في البيئات الصعبة».
وأوضح أن نظام التركيب المرن للألواح يسمح بالتذبذب، محاكياً تأثير التنظيف الذاتي الملحوظ في أوراق الشجر، وتقدّم طريقة التخفيف السلبي للغبار هذه حلاً فعّالاً من حيث التكلفة؛ للحفاظ على كفاءة الألواح الشمسية دون الحاجة إلى التنظيف اليدوي المتكرر.
وأشار عبد الهادي إلى إمكانية إجراء مزيد من الدراسات حول كيفية استخدام نظام التثبيت المرن للألواح لتحسين كفاءة تبريد الألواح الشمسية؛ إذ يمكن للاهتزاز أن يساعد في توزيع الحرارة بشكل أكثر تساوياً، وتحسين التهوية حول الألواح، ما يُسهم في تعزيز الأداء العام للألواح الشمسية.
دراسة تكشف دور الالتهاب المزمن في تمهيد الطريق لتطوّر «اللوكيميا»https://aawsat.com/%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85/5224256-%D8%AF%D8%B1%D8%A7%D8%B3%D8%A9-%D8%AA%D9%83%D8%B4%D9%81-%D8%AF%D9%88%D8%B1-%D8%A7%D9%84%D8%A7%D9%84%D8%AA%D9%87%D8%A7%D8%A8-%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%B2%D9%85%D9%86-%D9%81%D9%8A-%D8%AA%D9%85%D9%87%D9%8A%D8%AF-%D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%B1%D9%8A%D9%82-%D9%84%D8%AA%D8%B7%D9%88%D9%91%D8%B1-%D8%A7%D9%84%D9%84%D9%88%D9%83%D9%8A%D9%85%D9%8A%D8%A7
«اللوكيميا» هو نوع من السرطان يصيب خلايا الدم حيث يؤدي إلى إنتاج غير طبيعي لكريات الدم البيضاء التي تضعف قدرة الجسم على مقاومة العدوى (رويترز - أرشيفية)
لندن:«الشرق الأوسط»
TT
لندن:«الشرق الأوسط»
TT
دراسة تكشف دور الالتهاب المزمن في تمهيد الطريق لتطوّر «اللوكيميا»
«اللوكيميا» هو نوع من السرطان يصيب خلايا الدم حيث يؤدي إلى إنتاج غير طبيعي لكريات الدم البيضاء التي تضعف قدرة الجسم على مقاومة العدوى (رويترز - أرشيفية)
حذّر علماء من أن تغيّرات خفية تصيب العظام، وتحديداً نخاع العظم، قد تشكّل علامة مبكرة على الإصابة بسرطان الدم (اللوكيميا)، في اكتشاف علمي يسلّط الضوء على دور الالتهاب المزمن في المراحل الأولى لتطوّر المرض، ويفتح آفاقاً جديدة للتشخيص المبكر.
وأوضح باحثون أن خلايا مناعية داعمة ذات طابع التهابي، تُعرف بدورها في التصدي لمسببات الأمراض، قد تُلحق أضراراً تراكمية بنخاع العظم على مدى سنوات، بما يسهم في تهيئة بيئة حاضنة لنشوء سرطانات الدم. ففي الوضع الطبيعي، ينتج نخاع العظم ملايين الخلايا الجديدة من الدم والجهاز المناعي ضمن توازن دقيق مع خلايا غير متمايزة، مثل الخلايا الجذعية، وفقاً لصحيفة «إندبندنت».
غير أن هذا التوازن قد يختلّ بفعل التقدّم في العمر، أو الالتهاب المزمن، أو الطفرات الجينية، ما يرفع مخاطر الإصابة بسرطانات الدم، إضافة إلى أمراض القلب وزيادة احتمالات الوفاة المبكرة. ومع ذلك، لا يزال الدور الدقيق الذي تلعبه بيئة نخاع العظم في نشوء اضطرابات الدم غير مفهوم بالكامل.
وفي دراسة حديثة، حلّل الباحثون عينات من نخاع العظم جُمعت في المركز الوطني لأمراض الأورام بمدينة دريسدن الألمانية، وشملت متبرعين أصحاء وآخرين مصابين بمتلازمة خلل التنسّج النقوي، وهو اضطراب يصيب نخاع العظم ويتحوّل إلى سرطان دم عدواني في نحو ثلث الحالات.
وأظهرت النتائج أن الالتهاب داخل البيئة المجهرية لنخاع العظم، الناجم عن خلايا تُعرف بالخلايا اللحمية الميزنكيمية الالتهابية، يمثّل عاملاً رئيسياً في المراحل المبكرة جداً لتطوّر أمراض الدم.
وقال بورهان غيزغيز، أحد مؤلفي الدراسة المنشورة في مجلة «Nature Communications»، إن «النتائج تُظهر أن بيئة نخاع العظم لا تكتفي بالتأثر بالمرض، بل تشارك بنشاط في تشكيل المراحل الأولى من التحوّل الخبيث».
وأشار الباحثون إلى أن نخاع العظم يبدو في الوقت نفسه ضحية لظاهرة الالتهاب المرتبط بالتقدّم في العمر، ومحركاً لها على مستوى الجسم بأكمله، في حلقة معقّدة من التأثير المتبادل.
ويأمل العلماء أن تسهم هذه النتائج في تعميق فهم ظاهرة «الالتهاب المرتبط بالشيخوخة» (Inflammaging)، وهو التهاب مزمن منخفض الشدة يُعتقد أنه يقف خلف العديد من أمراض التقدّم في العمر، بما في ذلك السرطان وأمراض القلب.
من جهتها، قالت جوديث تسوغ، المشاركة في إعداد الدراسة، إن «لهذه النتائج انعكاسات مهمة على بعض العلاجات التي تستبدل الخلايا الخبيثة، لكنها تترك بيئة نخاع العظم دون تغيير، مثل زراعة الخلايا الجذعية الدموية».
وأضافت: «نعمل حالياً على دراسة ما إذا كانت بيئة نخاع العظم تحتفظ بـ(ذاكرة) للمرض، الأمر الذي قد يؤثر في كيفية تفاعلها مستقبلاً مع خلايا جذعية جديدة وسليمة».
الروبوت الجراحي الجديد يعتمد على نظام مبتكر يُثبّت على رأس المريض (جامعة يوتا)
شهد عام 2025 تطورات علمية بارزة، تصدّرها تقدم تقنيات الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية، إلى جانب ابتكارات وتقنيات تعد بإمكانية تغيير جذري في حياتنا اليومية، بالإضافة لاكتشافات لافتة في مجالات الفضاء والفلك.
وأعلنت الأمم المتحدة 2025 سنة دولية للعلوم وتكنولوجيا الكم، احتفاءً بالذكرى المئوية الأولى لتطوير مبادئ ميكانيكا الكم، نظراً لما توفره هذه التكنولوجيا من قوة معالجة هائلة للبيانات مقارنة بالحواسيب التقليدية، مع تطبيقات واسعة في الطب والكيمياء وعلوم المواد.
وحظي هذا المجال بتكريم لائق هذا العام، حيث منحت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم جائزة نوبل في الفيزياء 2025 لثلاثة علماء كشفوا عن تطبيقات جديدة في فيزياء الكم، بما في ذلك تطوير دوائر كهربائية فائقة التوصيل تمثل قاعدة للحواسيب الكمومية، التي تمتلك القدرة على إجراء حسابات متوازية ومعالجة مجموعات ضخمة من البيانات بسرعة وكفاءة غير مسبوقتين، متجاوزة أقوى الحواسيب التقليدية بملايين المرات.
وتفتح هذه الإنجازات المجال أمام تقنيات مثل التشفير الكمومي وأجهزة الاستشعار الفائقة الدقة، مع توقعات بتحقيق التطبيقات التجارية للحوسبة الكمومية خلال السنوات الخمس المقبلة في مجالات علوم المواد والطب والطاقة، ما يمهد لثورة حقيقية في البحث العلمي والتكنولوجيا الحديثة.
قفزات الذكاء الاصطناعي
واصل الذكاء الاصطناعي نموه المتسارع في 2025، مع قفزات نوعية في نماذج اللغة الكبيرة (LLMs) التي أصبحت أكثر وعياً بالسياق وقادرة على التفكير المعقد، واندماجها بسلاسة في الصناعات المختلفة بما في ذلك البحث العلمي والروبوتات، ما يسرّع الاكتشافات خصوصاً في الطب.
خلال 2025، أطلقت شركة «أوبن إيه آي» نموذج (GPT-5) الجديد، الذي يجمع بين سرعة الاستجابة والتفكير المنطقي العميق عبر نظام يختار تلقائياً أفضل نموذج لكل مهمة، مع تحسينات في البرمجة، وكتابة النصوص الإبداعية والرسمية، والاستشارات الصحية، إضافة إلى معالجة المدخلات المتعددة الوسائط بدقة عالية.
كما شهد العام تقدماً في دمج نماذج اللغة الكبيرة مع أنظمة الروبوتات، حيث يمكن للنماذج الصغيرة المدربة بالتعلم المعزز التحكم في الروبوتات بكفاءة، فيما أثبت نموذج محاكاة طوره باحثون بجامعة سري البريطانية قدرة الروبوتات الاجتماعية على التدرّب على التفاعل البشري في بيئات افتراضية، ما يمهد لتطوير روبوتات أكثر وعياً وقدرة على التفاعل في التعليم ورعاية المسنين وخدمة العملاء.
«ذكاء اصطناعي» في خدمة الصحة
وشهد العام تقدماً هائلاً في توظيف الذكاء الاصطناعي في الطب، مع ابتكارات وسائط ذكية تسهم في التشخيص المبكر، وتحسين جودة الرعاية الصحية، وإجراء عمليات دقيقة بأمان وفاعلية أكبر، ما يعكس دمج التكنولوجيا المتقدمة مع الطب لتحسين حياة المرضى وتقليل الأخطاء الطبية.
وطور باحثون في جامعة نورث وسترن نظام ذكاء اصطناعي متقدّماً قادراً على اكتشاف الأمراض المهددة للحياة خلال ثوانٍ عبر تحليل صور الأشعة، مع توليد تقارير دقيقة تصل إلى 95 في المائة وتسريع عمل أطباء الأشعة بنسبة تصل إلى 40 في المائة، لكن مع التأكيد على أنه يدعم الأطباء ولا يحلّ محلّهم.
وفي جامعة برلين، صمم فريق نموذجاً ذكياً لتشخيص أكثر من 170 نوعاً من السرطان بدقة تفوق 97 في المائة من خلال تحليل البصمة الوراثية للورم، ما يتيح تشخيصاً سريعاً وغير جراحي مع تفسير آلية اتخاذ القرار لتعزيز ثقة الأطباء.
كما طوّر باحثون في جامعة تكساس للعلوم الصحية تطبيقاً للكشف الفائق السرعة لأمراض شبكية العين المرتبطة بالسكري بدقة تتجاوز 99 في المائة وفي أقل من ثانية، وهذا يتيح فحوصات واسعة النطاق حتى في المناطق النائية.
الميكروروبوت الطبي يتكون من كبسولة كروية صغيرة للغاية مصنوعة من غلاف جيلاتيني قابل للذوبان (المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا)
وفي المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيوريخ، ابتُكر ميكروروبوت طبي، عبارة عن كبسولة جيلاتينية دقيقة قادرة على التحرك داخل الأوعية الدموية والوصول إلى الجلطات الدماغية وإطلاق الدواء مباشرة في موقع الإصابة بدقة عالية، ما يقلل الجرعات والآثار الجانبية.
أما على صعيد الحوسبة العصبية، فقد ابتكر فريق دولي خلية عصبية اصطناعية تُعرف بـ«العصبون العابر»، قادرة على محاكاة وظائف دماغية متعددة مثل الرؤية والحركة والتخطيط، مع مرونة وإمكانية تعلم عالية، ما يمهد الطريق لتطوير شرائح إلكترونية تحاكي قشرة الدماغ البشري.
وفي مجال الجراحة، طوّر فريق صيني بالتعاون مع جامعتي إمبريال كوليدج لندن وغلاسكو روبوتاً جراحياً دقيقاً يمكنه التنقل داخل الجسم باستخدام نظام رؤية ذاتي بالكامل دون الحاجة لكاميرات أو مستشعرات خارجية.
ويعتمد الروبوت على أذرع مرنة وكاميرا صغيرة تتعقب علامات «AprilTag» مع خوارزمية تحكم تصحّح الحركة لحظياً، ما يوفر دقة واستقراراً يفوقان الأنظمة المجهرية التقليدية، ما يتيح إجراء عمليات دقيقة في المناطق الحساسة بأمان وموثوقية عالية.
البيئة والمناخ
شهد 2025 طفرة في الابتكارات البيئية التي تستهدف الحد من التلوث وتحسين كفاءة الطاقة وتعزيز الاستدامة من خلال مواد صديقة للبيئة، وخلايا شمسية عالية الأداء. وقد عكست هذه الابتكارات توجهاً عالمياً نحو تطوير تقنيات تخدم المناخ وتحد من البصمة البيئية للإنسان.
وتوصل فريق من جامعة طوكيو لمادة بلاستيكية صديقة للبيئة تتحلل في مياه البحر خلال ساعات قليلة، بينما تتحلل القطع الكبرى في التربة خلال نحو 200 ساعة، دون ترك أي ميكروبلاستيك. وتمتاز المادة بقوة البلاستيك التقليدي وإمكانية تلوينها، مع تفككها فور تعرضها للأملاح، ما يجعلها مناسبة لتطبيقات التغليف مع أثر بيئي شبه معدوم.
وفي سياق المواد المستدامة، طوّر باحثون من جامعة كيس ويسترن ريزيرف نوعاً جديداً من البلاستيك الإلكتروني الحيوي، وهو بوليمر مرن وخالٍ من الفلورين وقابل للتحلل، يمكن استخدامه في الأجهزة الطبية القابلة للارتداء، وأدوات الاستشعار، ونظارات الواقع المعزز، مع إمكانية ضبط خصائصه الإلكترونية حسب الحاجة.
كما ابتكر فريق دولي بقيادة جامعة «يونيفرسيتي كوليدج لندن» خلايا شمسية من البيروفسكايت تحقق كفاءة قياسية بلغت 37.6 في المائة تحت الإضاءة الداخلية - ستة أضعاف الخلايا التجارية - مع احتفاظها بـ92 في المائة من أدائها بعد 100 يوم. ويفتح هذا الابتكار الباب أمام تشغيل أجهزة إنترنت الأشياء والحساسات الداخلية دون بطاريات.
هيكل مقوس مصنوع من الخرسانة الجديدة استطاع تحمل وزنه وأحمال إضافية مع تشغيل مصباح معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (LED)
وفي مجال البناء المستدام، طور معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) نوعاً جديداً من الخرسانة المخزّنة للطاقة، عبر دمج الكربون الأسود النانوي والإلكتروليتات لتشكيل شبكة موصلة داخلية عززت القدرة التخزينية عشرة أضعاف. ويمكن لـ5 أمتار مكعبة من هذه الخرسانة تشغيل منزل كامل ليوم واحد، ما يتيح تطوير مبانٍ وطرق ذكية قادرة على تخزين الكهرباء وشحن السيارات.
كما ابتكر المعهد روبوتات طائرة بحجم الحشرات قادرة على التحليق 17 دقيقة بسرعة 35 سم/ثانية، باستخدام أجنحة مرنة ومحركات اصطناعية فائقة الخفة. وتهدف هذه الروبوتات إلى دعم التلقيح الميكانيكي لتعويض تراجع الملقحات الطبيعية وتحسين إنتاجية المحاصيل.
الطلاء الجديد يجعل الملابس القطنية مقاومة للاشتعال (جامعة تكساس إيه آند إم)
وفي مجال حماية الأقمشة، طور فريق من جامعة تكساس إيه آند إم طلاءً مبتكراً للقطن مقاوماً للاشتعال، يعتمد على طلاء البولي إلكتروليت القائم على الماء، ويتيح حماية آمنة وغير سامة مقارنة بالمواد التقليدية، عبر آلية تطبيق سريعة خطوة واحدة، ما يجعله مثالياً للملابس الصناعية والطبية.
الكون والفضاء
الاكتشافات الفلكية والبحوث الفضائية شهدت أيضاً تطورات لافتة، حيث نجح فريق بقيادة جامعة نيفادا الأميركية في تحليل أول عينات التربة والصخور التي جمعتها مركبة «بيرسيفيرانس» من سطح المريخ. وكشفت النتائج عن مؤشرات قوية لوجود مياه في الماضي ومعادن مثل الأوليفين والفوسفات، ما يعزّز فرضية وجود بيئات صالحة للحياة قبل مليارات السنين. وتُخزّن العينات تمهيداً لإعادتها إلى الأرض بين 2035 و2039 لدراسة أدق لتاريخه الجيولوجي والمناخي.
الكوكب المُكتشف تبلغ كتلته ضِعف كتلة الأرض في مدار أوسع من مدار زحل حول نجمه (جامعة ولاية أوهايو)
وتمكن باحثون من المرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي من رسم أول خريطة ثلاثية الأبعاد لغلاف جوي لكوكب خارجي هو الكوكب الحار فائق الحجم (WASP-121b (تايلوس)، موضحين حركة الرياح العاتية ونقل عناصر كالصوديوم والحديد والهيدروجين بين طبقاته، بما يقدّم نموذجاً متطوراً لفهم التوزيع الحراري والكيميائي في أغلفة الكواكب العملاقة.
كما أعلن علماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا اكتشاف كوكب صخري بحجم عطارد، شديد القرب من نجمه. الكوكب المسمى (BD 05 4868 Ab) يدور خلال 30.5 ساعة فقط، وتصل حرارته إلى 1600 درجة مئوية، ما يؤدي إلى تبخر المعادن وتكوّن ذيل يمتد 9 ملايين كيلومتر. ويخسر الكوكب كتلة تعادل جبل إيفرست في كل دورة، في مسار تفكك قد ينتهي باختفائه خلال مليون إلى مليونَي عام.
الخطوط الداكنة تظهر على جوانب المنحدرات والتلال على سطح المريخ (جامعة براون)
وفي اكتشاف آخر، رصد فريق دولي بقيادة جامعة ولاية أوهايو كوكباً خارجياً من فئة الأرض الفائقة باسم (OGLE-2016-BLG-0007) بكتلة تبلغ ضعف كتلة الأرض ويدور في مدار واسع يتجاوز مدار زحل، باستخدام تقنية العدسات الدقيقة الجاذبية، ما يكشف عن تنوع الأنظمة الكوكبية واحتمالات وجود عوالم باردة شبيهة بالأرض.
وكشف باحثون من جامعتي براون وبرن عن أن «الخطوط الداكنة» على منحدرات المريخ ليست ناتجة عن تدفق المياه، بل عن انهيارات ترابية جافة مصدرها الرياح والاصطدامات. واعتمد الفريق على تحليل 86 ألف صورة عالية الدقة بخوارزميات تعلم آلي، مكوّناً قاعدة بيانات تضم أكثر من 500 ألف خط، لتأكيد دور العمليات الجافة في تشكيل مظهر السطح المريخي.
كما سجّل تلسكوب «دانيال ك. إينوي» الشمسي أول رصد عالي الدقة لانفجار شمسي ضخم من الفئة (X)، كاشفاً عن حلقات إكليلية بعرض 48 كيلومتراً وهياكل دقيقة لا تتجاوز 21 كيلومتراً، وهو أدق تصوير لهذه الظواهر حتى الآن، ما يساعد في فهم آليات إعادة الاتصال المغناطيسي وتحسين التنبؤ بالطقس الفضائي.
وتمكن فريق من جامعة هاواي من تفسير ظاهرة «الأمطار الشمسية»، موضحين أن تغير نسب عناصر مثل الحديد في الهالة الشمسية يسرّع تبريد البلازما ويقود إلى تكاثفها وسقوطها نحو السطح خلال دقائق، ما يسهم في بناء نماذج أكثر دقة لسلوك الشمس في أثناء الانفجارات.
وفي خطوة واعدة للبحث عن حياة خارج الأرض، أعلن فريق بقيادة جامعتي بنسلفانيا وكاليفورنيا عن اكتشاف كوكب جديد محتمل الصلاحية للحياة باسم (GJ 251 c)، يقع على بُعد 18 سنة ضوئية ويصنف من «الأراضي الفائقة» داخل المنطقة الصالحة للسكن حول نجم قزم أحمر. وجاء الاكتشاف عبر تتبع الاهتزازات الطفيفة في ضوء النجم باستخدام مطيافات عالية الدقة ونماذج تحليلية متقدمة.
كما رصد فريق دولي بقيادة جامعة كمبريدج وجود كوكب غازي عملاق داخل قرص كوكبي أولي حول النجم الشاب (MP Mus)، بحجم يتراوح بين 3 و10 أضعاف المشتري، بالاعتماد على مزيج من ملاحظات مرصد «ألما» وبيانات مرصد «غايا». وكشف الرصد عن فجوات وحلقات في القرص ناتجة عن تأثير الكوكب، وهو الاكتشاف الأول من نوعه لكوكب يُرصد بطريقة غير مباشرة داخل قرص نشوء كوكبي.
ابتكارات جديدة
الابتكارات العلمية والتقنية شهدت طفرة لافتة، فقد نجح فريق دولي بقيادة الباحث المصري محمد ثروت حسن من جامعة أريزونا، وبالتعاون مع «كالتيك» وجامعة ميونيخ، في ابتكار أسرع ترانزستور فوتوني في العالم بتردد 1.6 بيتاهيرتز، يعتمد على بنية «غرافين – سيليكون – غرافين»، ويعمل بنبضات ليزر فائقة السرعة لتغيير حالته خلال 630 أتوثانية. ويعمل الترانزستور في الظروف العادية وينفذ بوابات منطقية رقمية، ما يجعله نواة محتملة لمعالجات ضوئية أسرع بمليون مرة من الحالية، مع تطبيقات واسعة في الذكاء الاصطناعي وتصميم الأدوية والطاقة.
المصريان محمد ثروت حسن قائد الفريق البحثي ومحمد يحيى الباحث الأول للدراسة يحملان أسرع ترانزستور ضوئي (الفريق البحثي)
وطوّر باحثون من جامعة يوتا روبوتاً جراحياً متقدماً لعمليات شبكية العين يتمتع بدقة ميكرومترية تفوق القدرات البشرية، عبر نظام لتثبيت الرأس والعينين و«واجهة لمسية» تحول حركات الجراح إلى حركات دقيقة جداً داخل العين مع تعويض الارتجاف. وأظهرت التجارب قدرته على تنفيذ إجراءات حساسة مثل الحقن تحت الشبكية مع تقليل الأخطاء، ما يمهّد لدمج الروبوتات في الجراحات العينية الدقيقة.
وفي جامعة بنسلفانيا، ابتكر الباحثون جهازاً باسم (BlinkWise) يحول النظارات العادية إلى أداة ذكية تراقب صحة المستخدم عبر تتبع حركات الرمش باستخدام موجات راديوية فائقـة الدقة، من دون كاميرات. ويضم الجهاز شريحة ذكاء اصطناعي منخفضة الطاقة تحفظ الخصوصية، وتتيح مراقبة علامات الإرهاق وجفاف العين والنعاس، ما يجعله مناسباً للوقاية من الحوادث ومتابعة الصحة اليومية.
كما ابتكر فريق من جامعة واشنطن جهازاً قادراً على كشف فيروس إنفلونزا الطيور (H5N1) في الهواء خلال أقل من خمس دقائق، مستفيداً من وحدة لالتقاط الهواء ومستشعر كهربائي – كيميائي يتعرف على بروتينات الفيروس حتى عند تركيزات منخفضة. ويمتاز الجهاز بإمكانية تعديله لكشف مسببات أمراض أخرى وتصميمه المحمول المنخفض التكلفة، ما يجعله خياراً عملياً لمراقبة الأوبئة.
وتمكن باحثون من جامعتي آلتو وفايرويت من تطوير هيدروجيل ذاتي الالتئام يجمع بين الصلابة والمرونة ويستعيد 80 – 90 في المائة من بنيته خلال أربع ساعات، ويكتمل الترميم خلال 24 ساعة، بفضل صفائح نانوية فائقة الرقة. ويوفر الهيدروجيل تطبيقات واسعة تشمل الجلد الاصطناعي للروبوتات، وإصلاح الأنسجة، وعلاج الجروح المزمنة، وتوصيل الأدوية.
كبسولة ذكية لقياس المؤشرات الحيوية مباشرة من داخل الجهاز الهضمي (معهد كاليفورنيا للتقنية)
كما ابتكر فريق من معهد كاليفورنيا للتقنية (كالتيك) كبسولة ذكية يبلغ قطرها 7 مليمترات وطولها 25 مليمتراً فقط، تحمل اسم (PillTrek) لقياس المؤشرات الحيوية مباشرة من داخل الجهاز الهضمي، بما يشمل الحموضة والحرارة والغلوكوز والنواقل العصبية مثل السيروتونين، من دون عمليات جراحية. وتتيح الدقة العالية وإمكانية تخصيص المستشعرات تشخيصاً أفضل للأمراض المزمنة والالتهابية وللمراحل المبكرة لاضطرابات الجهاز الهضمي.
جهاز ليزر مبتكر لتدمير البعوض (المهندس الصيني جيم وونغ)
وقدم المهندس الصيني جيم وونغ جهاز (Photon Matrix) الذي يعمل كـ«قبة ليزرية» للقضاء على البعوض والحشرات بدقة عالية باستخدام الليدار والرؤية الحاسوبية لرسم خرائط ثلاثية الأبعاد آنية، قبل إطلاق نبضة ليزر مركزة نحو الهدف. ويضمن النظام الأمان عبر تعرّف حجم وسرعة الكائنات وإيقاف الليزر تلقائياً، ما يقدّم حلاً فعالاً لمكافحة الحشرات الناقلة للأمراض.
وأخيراً، طوّر باحثون من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين عدسات لاصقة مبتكرة تمنح رؤية في الظلام وحتى مع غلق العينين من دون أي مصدر طاقة، باستخدام جسيمات نانوية تحول الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى أطوال موجية مرئية (800 – 1600 نانومتر). وأثبتت التجارب على البشر والفئران قدرة العدسات على التقاط الضوء تحت الأحمر مع خفض التداخل، ما يفتح آفاقاً لعمليات الإنقاذ والطوارئ ونقل المعلومات ومساعدة المصابين بعمى الألوان.
خرائط الجينات البشرية: لماذا لا تُمثل كل البشر؟https://aawsat.com/%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85/5222677-%D8%AE%D8%B1%D8%A7%D8%A6%D8%B7-%D8%A7%D9%84%D8%AC%D9%8A%D9%86%D8%A7%D8%AA-%D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%B4%D8%B1%D9%8A%D8%A9-%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%B0%D8%A7-%D9%84%D8%A7-%D8%AA%D9%8F%D9%85%D8%AB%D9%84-%D9%83%D9%84-%D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%B4%D8%B1%D8%9F
يعتمد العلماء منذ سنوات طويلة على خرائط الجينات البشرية لفهم كيفية عمل الجسم وتفسير أسباب الأمراض، بل أيضاً لتطوير علاجات دقيقة لها.
بيانات وراثية أوروبية
لكنّ دراسة علمية حديثة كشفت أن هذه الخرائط رغم أهميتها لا تُمثل البشرية جمعاء بعدالة؛ لأنها بُنيت في الأساس على بيانات وراثية لأشخاص من أصول أوروبية، ما أدّى إلى تجاهل جزء كبير من التنوع الجيني العالمي.
وتُشير الدراسة التي نُشرت في مجلة «Nature Communications» في 3 ديسمبر (كانون الأول) 2025 إلى أن هذا الخلل العلمي ليس تفصيلاً بسيطاً، بل قد يؤثر مباشرة في فهمنا للأمراض، وكيف تختلف بين الشعوب، ولماذا تظهر بعض الحالات الصحية بشكل أكثر شيوعاً أو بشدة أكبر لدى مجموعات سكانية دون غيرها.
ما هي خرائط الجينات؟
خرائط الجينات بمثابة دليل إرشادي يوضح مواقع الجينات في الحمض النووي «دي إن إيه» (DNA)، ويشرح كيف تُستخدم هذه الجينات داخل الخلايا لإنتاج البروتينات، وهي الجزيئات المسؤولة عن معظم وظائف الجسم. لكن الجين الواحد لا يعمل دائماً بالطريقة نفسها، إذ يمكنه إنتاج أكثر من نسخة من التعليمات الجينية تُعرف بجزيئات الحمض النووي الريبي «RNA»، من خلال عملية تُسمى «التضفير» (splicing). وقد تؤدي هذه النسخ المختلفة إلى بروتينات متباينة، ومن ثم إلى اختلافات في وظائف الخلايا والاستجابة للأمراض.
ما التضفير الجيني؟
عند قراءة الخلية للتعليمات الوراثية لا تستخدم النص الخام كما هو، فبعد نسخ الجين إلى الحمض النووي الريبي «RNA» تقوم الخلية بعملية تُسمى التضفير؛ حيث تُزال الأجزاء غير الضرورية، وتُربط الأجزاء المفيدة فقط لتكوين رسالة جينية جاهزة لصنع البروتين.
الأهم من ذلك أن الخلية قد تُغيّر طريقة الربط أحياناً في عملية تُعرف بـالتضفير البديل، ما يسمح للجين الواحد بإنتاج عدة بروتينات مختلفة، وهذه الآلية تفسر التنوع الكبير في وظائف الخلايا، كما تُساعد العلماء على فهم سبب اختلاف الأمراض واستجابتها للعلاج بين الأفراد والشعوب.
أين تكمن المشكلة؟
المشكلة الأساسية، حسب الدراسة، أن معظم خرائط الجينات الحالية اعتمدت على عينات وراثية من أشخاص ذوي أصول أوروبية. ورغم أن البشر يتشابهون جينياً بنسبة تقارب 99.9 في المائة فإن النسبة المتبقية تعكس تاريخاً طويلاً من التطور والاختلافات التي نشأت بسبب العزلة الجغرافية والبيئية.
ويضيف المؤلف المشارك الرئيسي الدكتور روديريك غويغو من مركز «تنظيم الجينوم» بمعهد «برشلونة للعلوم والتكنولوجيا» بإسبانيا، أنه وبسبب هذا التركيز الأوروبي لم تُسجَّل الكثير من النسخ الجينية الموجودة لدى سكان أفريقيا وآسيا والأميركتين، ونتيجة ذلك ظلّت أجزاء مهمة من النشاط الجيني البشري غير مرئية للعلماء.
ماذا اكتشف الباحثون؟
واستخدم فريق البحث تقنية متطورة تُعرف باسم «تسلسل الحمض النووي الريبي طويل القراءة»، وهي تقنية تسمح بقراءة جزيئات الحمض النووي الريبي «RNA» كاملة، وليس على شكل أجزاء صغيرة كما في الطرق الأقدم.
وقام الباحثون بتحليل خلايا دم من 43 شخصاً ينتمون إلى مجموعات سكانية متنوعة حول العالم. وكانت النتيجة مفاجئة؛ حيث جرى اكتشاف نحو 41 ألف نسخة من جزيئات الحمض النووي الريبي «RNA» لم تكن مدرجة في خرائط الجينات الرسمية. والأهم من ذلك أن نسبة كبيرة من هذه النسخ يمكن أن تنتج أشكالاً جديدة أو مختلفة من البروتينات لم يكن العلماء على علم بوجودها من قبل.
وتبيّن أن هذه النسخ الجديدة تظهر بشكل أكبر لدى الأشخاص من أصول غير أوروبية، في حين كانت معظم النسخ لدى الأوروبيين معروفة مسبقاً، ما يؤكد وجود تحيّز علمي غير مقصود في قواعد البيانات الجينية.
لماذا يهمنا هذا الاكتشاف؟
وتكمن أهمية هذه النتائج في ارتباط بعض النسخ الجينية المكتشفة حديثاً بجينات معروفة لها علاقة بأمراض مثل الربو والذئبة الحمراء والتهاب المفاصل الروماتويدي واضطرابات الكولسترول. وهذا لا يعني بالضرورة أن هذه النسخ تسبب الأمراض، لكنه يعني أن العلماء قد يكونون قد أغفلوا إشارات جينية مهمة تُساعد على فهم اختلاف المرض بين الشعوب.
فإذا كانت الخرائط الجينية لا تتضمن كل النسخ الموجودة فعلياً فإن الأبحاث الطبية التي تعتمد عليها قد تكون ناقصة، وقد لا تُفسر بدقة لماذا يستجيب بعض المرضى للعلاج في حين لا يستجيب آخرون.
نحو طب أكثر عدالة
تُشير الدراسة إلى أن الاعتماد على «جينوم مرجعي واحد» لجميع البشر لم يعد كافياً، فعندما استخدم الباحثون خرائط جينية شخصية لكل فرد ظهرت نسخ إضافية لم تكن مرئية من قبل، خصوصاً لدى ذوي الأصول الأفريقية.
ولهذا يدعو العلماء إلى العمل على إنشاء ما يُعرف بـ«البانترانسكريبتوم البشري» (pantranscriptome) وهو مشروع طموح يهدف إلى جمع كل نسخ الحمض النووي الريبي «RNA» المستخدمة في مختلف أنسجة الجسم وعبر مراحل العمر ولدى جميع الشعوب.
الخطوة التالية
ويعترف الباحثون بأن دراستهم ما زالت محدودة، إذ شملت نوعاً واحداً من الخلايا وعدداً صغيراً نسبياً من الأشخاص. ومع ذلك فإن حجم الاكتشافات يُشير إلى أن ما نعرفه اليوم قد لا يكون سوى «قمة جبل الجليد».
ويؤكد العلماء أن بناء خرائط جينية أكثر شمولاً لن يكون مجرد إنجاز علمي بل خطوة أساسية نحو طب جينومي أكثر دقة وعدالة يراعي التنوع الحقيقي للبشرية، ويضمن أن يستفيد الجميع من التقدم العلمي، لا فئة واحدة فقط.
