10 اختراقات علمية وتقنية باهرة

وسائل للتنبؤ الجيني ومدن ذكية وترجمة آنية لمختلف اللغات

10 اختراقات علمية وتقنية باهرة
TT

10 اختراقات علمية وتقنية باهرة

10 اختراقات علمية وتقنية باهرة

ما المنجزات العلمية والتقنية التي يتوقع لها العلماء والمصممون نجاحات باهرة؟
وقد قدمت مجلة «تكنولوجي ريفيو» الصادرة عن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لائحة تضمّ أفضل 10 ابتكارات شهدها هذا العام وتستمر في تحقيق النجاح، وسيكون لها تأثير عالمي كبير على المدى البعيد على المستهلكين.
ومن بين تلك الابتكارات تقنيات متوافرة حالياً في الأسواق، وأخرى لا تزال في المختبر ولم تخرج إلى العلن بعد. ولكنّ الانضمام لهذه اللائحة يعتمد على أمرين ثابتين اثنين: أولاً، على التقنية أن تكون جديدة كلياً، وثانياً، يجب أن تحدث فرقا كبيرا في أسلوب حياة المستهلكين يمتدّ لسنوات كثيرة قادمة.

التنبؤ الجيني

> التنبؤ الجيني: دراسات جينية كبيرة تتيح للعلماء أن يتنبأوا بالأمراض الشائعة والخصائص البشرية.
ويتمثل الاختراق في أنه بات بإمكان العلماء أن يستخدموا الجينوم الخاص بأي إنسان للتنبؤ باحتمالات إصابة الإنسان بأمراض القلب أو سرطان الثدي، أو حتى معدّل الذكاء. وأهميته تتمثل في أنه يمكن القول إنّ التنبؤات التي تعتمد على الحمض النووي هي أهمّ الإنجازات العلمية المنتظرة على صعيد الصحة، إلا أنّه قد يزيد مخاطر التمييز الجيني.
> الأجنة الصناعية: بدأ العلماء بتشكيل أجنّة عن طريق الخلايا الجذعية
والمساهمون الأساسيون هنا: جامعات كامبريدج، وميشيغان، وروكفلر. والاختراق يتمثل في صنعها من دون استخدام بيوض أو خلايا منوية، إذ نجح الباحثون في تشكيل هياكل تشبه الأجنّة عبر استخدام الخلايا الجذعية وحدها، مما قد يفتح الطريق أمام وسيلة جديدة لصناعة الحياة.
أما أهمية الاختراق فهو أن الأجنّة الصناعية تسهل على الباحثين دراسة البدايات الغامضة للحياة البشرية، إلا أنّ هذا التطوّر العلمي الجديد بدأ يثير جدالات جديدة حول أخلاقيته.
> مواد «كوانتوم ليب»: استخدم الباحثون أخيراً كومبيوتر كوانتوم لصناعة نموذج جزيئية بسيطة، وهذه البداية فقط. الاختراق: طوّرت شركة «آي بي إم». الهيكل الإلكتروني لجزيئية صغيرة الحجم عبر استخدام كومبيوتر كوانتوم بحجم سبعة كيوبت.
وهذا ما سيتيح لعلماء الكيمياء فرصة فهم الجزيئيات بتفاصيلها الدقيقة، وتصميم مزيدٍ من الأدوية الفعالة والمواد المتقدّمة لتوريد وتوزيع الطاقة.

ذكاء صناعي

> مدينة ذكية: تخطّط مختبرات «ألفابيت سايدووك» لبناء منطقة متطورة تقنياً لمراجعة كيفية بناء وإدارة المدن. ويعتزم حي في تورونتو أن يكون المكان الأول الذي يعتمد تصميما مدنيا متطوّرا بتقنية رقمية تحمل بصمة فنية.
وسوف تساهم المدن الذكية في جعل المناطق المدنية أماكن أفضل للحياة على صعيد التكلفة المعيشية، وأسلوب المعيشة، وصداقة البيئة.
> الذكاء الصناعي للجميع: توفير أدوات التعلّم الآلي عبر الخدمات السحابية من شأنه أن ينشر الذكاء الصناعي بشكل أبعد وأوسع. ويساهم الذكاء الصناعي الذي يعتمد على السحابية في تخفيض تكلفة هذه التقنية وتسهيل استخدامها.
وحالياً، ينحصر استخدام الذكاء الصناعي نسبياً ببضع شركات، ولكن بعد أن أصبح يعتمد على التقنية السحابية، لا بدّ أنه سيتوفّر على نطاق أوسع، وسيساهم في تنشيط الاقتصاد.
> مبارزة الشبكات العصبية: تتيح لاثنين من أنظمة الذكاء الصناعي أن يكتسبا مخيّلة من خلال تطبيق ألعاب القطّ والفأر على البيانات. والمساهمون الأساسيون: غوغل براين- ديب مايند- نفيديا.
ويتيح تنافس أنظمة الذكاء الصناعي مع بعضهما فرصة ابتكار صور وأصوات شديدة الواقعية، وهو أمر لم تنجح الآلات في التوصل إليه حتى اليوم.
يساهم هذا الاختراق في تطوير ما يشبه الحسّ الخيالي لدى الآلات، ويقلّص بالتالي حاجتها إلى البشر، ولكنه في المقابل، قد يحوّلها إلى أدوات ذات قوّة مخيفة للزيف الرقمي.

تطويرات واعدة

> طباعة معدنية ثلاثية الأبعاد: آلات جديدة تنتج طباعة ثلاثية الأبعاد على قطع معدنية للمرّة الأولى. وقد بات هذا الاختراق ممكنا بفضل آلات الطباعة تصنع أشياء معدنية بسرعة ومقابل القليل من المال. وتكمن أهميته في إمكانية صناعة أشياء معدنية كبيرة الحجم بحسب الطلب، مما سيحدث تحوّلاً صناعياً هاماً.
> سماعات «بابل فيش»: سماعات «غوغل بيكسل» التي تعد بترجمة آنية، على الرغم من أنّ الأداة المتوفرة حالياً سيئة جداً. أصبحت الترجمة لشبه الآنية اليوم متوفرة وبأكثر من لغة، وبسهولة استخدام كبيرة.
وأهمية الاختراق لأنه في عالم يزداد انفتاحاً على بعضه البعض، لا تزال اللغة تشكّل عائقاً أمام التواصل.
> خصوصية كاملة لاستخدام الإنترنت: أداة جديدة طوّرت خصيصاً لتعاملات الـ«بلوك تشين» (سلسلة الكتل) تتيح القيام بتحويلات رقمية دون الكشف عن أي معلومات غير تلك المطلوبة في العملية.
ويعمل علماء الكومبيوتر على ترقية أداة تشفيرية مهمتها إثبات أي معلومة دون الحاجة للكشف عن البيانات الكامنة خلف هذا الإثبات. وفي حال أردتم الكشف عن معلوماتكم الشخصية لإتمام عملية معينة عبر الإنترنت، سيكون من الأسهل عليكم أن تقوموا بذلك دون المخاطرة بخصوصيتكم أو تعريض أنفسكم لخطر سرقة الهوية.
> غاز طبيعي خال من الكربون: مقاربة هندسية جديدة خاصة بالمصانع التي تعتمد على ثاني أكسيد الكربون في عملها. إنها محطة طاقة تلتقط الكربون الصادر عن احتراق الغاز الطبيعي بفعالية وبتكلفة قليلة، تساهم في تفادي انبعاثات غازات الدفيئة.
وأهمية الاختراق: يتمّ توليد نحو 32 في المائة من الطاقة الكهربائية في الولايات المتحدة بواسطة الغاز الطبيعي، تتسبب في إنتاج 30 في المائة من انبعاثات الكربون الصادرة عن قطاع الطاقة.


مقالات ذات صلة

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

علوم النموذج تم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

أنتجت مجموعة من العلماء هيكلاً يشبه إلى حد كبير الجنين البشري، وذلك في المختبر، دون استخدام حيوانات منوية أو بويضات.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم الهياكل الشبيهة بالأجنة البشرية تم إنشاؤها في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء يطورون «نماذج أجنة بشرية» في المختبر

قال فريق من الباحثين في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة إنهم ابتكروا أول هياكل صناعية في العالم شبيهة بالأجنة البشرية باستخدام الخلايا الجذعية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

تمكنت مجموعة من العلماء من جمع وتحليل الحمض النووي البشري من الهواء في غرفة مزدحمة ومن آثار الأقدام على رمال الشواطئ ومياه المحيطات والأنهار.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
علوم صورة لنموذج يمثل إنسان «نياندرتال» معروضاً في «المتحف الوطني لعصور ما قبل التاريخ» بفرنسا (أ.ف.ب)

دراسة: شكل أنف البشر حالياً تأثر بجينات إنسان «نياندرتال»

أظهرت دراسة جديدة أن شكل أنف الإنسان الحديث قد يكون تأثر جزئياً بالجينات الموروثة من إنسان «نياندرتال».

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

توصلت دراسة جديدة إلى نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات على كوكب الأرض مشيرة إلى أن نظرية «تبلور العقيق المعدني» الشهيرة تعتبر تفسيراً بعيد الاحتمال للغاية.

«الشرق الأوسط» (لندن)

العوامل الوراثية الكامنة ودورها في الفوارق الصحية بين الأعراق

العوامل الوراثية الكامنة ودورها في الفوارق الصحية بين الأعراق
TT

العوامل الوراثية الكامنة ودورها في الفوارق الصحية بين الأعراق

العوامل الوراثية الكامنة ودورها في الفوارق الصحية بين الأعراق

تؤكد دراسة جديدة على الأهمية الحاسمة لدمج الخلفيات الجينية المتنوعة في البحث لفهم الفوارق الصحية بشكل أفضل وتطوير الطب الدقيق. وتسلط النتائج التي توصل إليها «برنامج المليون محارب قديم» الضوء على أوجه التشابه والاختلافات الجينية الفريدة بين المجموعات السكانية المختلفة، ما يمهد الطريق لتدخلات رعاية صحية أكثر شمولاً وفاعلية.

متغيرات جينية لحالات صحية

قامت الدراسة بتحليل البيانات الجينية لـ635969 من المحاربين القدامى و2069 سمة (أو ميزة). وحددت إجمالي 26049 ارتباطاً بين متغيرات جينية محددة وسمات أو حالات صحية مختلفة. وكشفت الدراسة عن أهمية تضمين الخلفيات الجينية المتنوعة في فهم الفوارق الصحية وتعزيز الطب الدقيق، إذ ركزت غالبية الدراسات الوراثية السابقة على الأشخاص المتحدرين من أصل أوروبي مما يحد من فهم كيفية تأثير الجينات على الصحة لدى المجموعات السكانية الأخرى.

التمثيل المتنوع

الدراسة المنشورة في مجلة «ساينس Science» في 18 يوليو (تموز) 2024 هي دراسة للمحاربين القدامى في الولايات المتحدة حيث كان أكثر من 29 بالمائة من المشاركين من أصول غير أوروبية. وحدد الباحثون 13672 منطقة محددة في الحامض النووي (دي إن إيه) DNA ترتبط بواحدة أو أكثر من السمات مثل الخصائص الجسدية أو الظروف الصحية إذ يمكن لهذه المناطق المعروفة باسم مناطق الخطر الجيني genetic risk areas أن تؤثر على احتمالية إصابة الشخص بسمات معينة أو الإصابة بأمراض معينة.

والسمة هي خاصية معينة يمكن أن تنتج نوعاً معيناً من السلوك وهي أيضاً إحدى خصائص الكائن الحي التي تنتقل من الوالدين إلى الطفل.

وقال المؤلف المشارك بالدراسة سكوت دامرور دكتوراه في الطب أستاذ مشارك في علم الوراثة وجراح الأوعية الدموية في جامعة بنسلفانيا الولايات المتحدة إن فهم العوامل الوراثية الكامنة وراء التفاوتات الصحية أمر بالغ الأهمية لتطوير التدخلات والعلاجات المستهدفة التي يمكن أن تفيد جميع الناس بغض النظر عن خلفيتهم. ومن خلال الكشف عن هذه الرؤى الجينية عبر مجموعات سكانية متنوعة فإننا نتخذ خطوات مهمة نحو نهج أكثر تخصيصاً وشمولاً للرعاية الصحية.

رؤى خاصة بالسكان

على وجه التحديد اكتشفت الدراسة إشارات خاصة بالسكان مثل متغير rs72725854 في موضع PCAT2 المرتبط بخطر الإصابة بسرطان البروستاتا والذي لوحظ في الغالب لدى الرجال الأميركيين من أصل أفريقي. وكشفت أيضاً عن متغير جديد لخطر النقرس rs35965584 في مجموعة السكان الأميركيين من أصل أفريقي إلى جانب المتغير المعروف rs2231142 حيث أكدت على التدخلات المستهدفة وعلاج المتغيرات الوراثية المرتبطة بالأمراض الأيضية مثل النقرس gout (والنقرس أو ما يعرف أيضاً بداء الملوك هو مرض روماتيزمي يسبب ألماً في المفاصل ويرتبط ارتباطاً مباشراً بتركيز حامض اليوريك بالدم الناتج عن تحلل البروتينات في الجسم ويتم التخلص من الزائد منه في الدم عن طريق طرحه بالبول بشكل طبيعي وينقسم النقرس إلى نوعين النوع الأول يعود إلى اضطراب أيضي وراثي تتناقله العائلة أما النوع الثاني فينتج بسبب زيادة حامض اليوريك في الجسم أو عدم قدرة الكلية على طرحه).

وأظهرت الدراسة الجديدة أن الوراثة لمعظم السمات متشابهة بين مجموعات من الأشخاص المتنوعين ولكن بعض المجموعات لها سماتها الوراثية المميزة فقد تمكنوا من العثور على هذه الاختلافات بدقة أكبر خاصة في مجموعات الأميركيين من أصل أفريقي والمجموعات ذات الأصول المختلطة وذلك بفضل التحسينات في كيفية تحليل الحامض النووي (دي إن إيه) مثل رسم الخرائط الدقيقة والذي يسمح للباحثين بتحديد التغيرات الجينية الدقيقة المسؤولة عن سمة أو حالة معينة وتسلط النتائج الضوء على أهمية تضمين الخلفيات الجينية المتنوعة في فهم الأسباب الوراثية للفوارق الصحية.

وقال المؤلف الأول للدراسة أنوراغ فيرما دكتوراه وأستاذ مساعد في الطب وعلم الوراثة البشرية وباحث في جامعة بنسلفانيا إن نتائج الفريق تظهر أوجه تشابه أكثر من الاختلافات في الارتباطات الجينية بين المجموعات ومع ذلك فإن الاختلافات الجينية الفريدة التي تم تحديدها في مجموعات سكانية متنوعة توفر رؤى حاسمة حول التفاوتات الصحية ولها آثار كبيرة على الطب الدقيق ومعالجة الفوارق الصحية من خلال دمج النتائج الجينية في استراتيجيات الصحة العامة والممارسات السريرية وإعطاء الأولوية للأبحاث التي تفيد المحاربين القدامى وأسرهم.

الاختلافات الحينية والاستجابة للدواء

وتسلط دراسة جديدة أخرى الضوء على الاختلافات الجينية الكبيرة بين سكان الأمازون وسكان الأنديز والتي تؤثر على الاستجابات الدوائية مع آثار عميقة مثل تلك الموجودة بين الأوروبيين وشرق آسيا. وتؤكد النتائج على أهمية الاعتراف بالتنوع الجيني ودمجه في الطب الدقيق حيث تؤثر هذه الاختلافات على فاعلية الدواء وآثاره الجانبية. وقد قام الباحثون بتحليل التنوع الجيني لـ294 فرداً من 17 مجموعة من السكان الأصليين في بيرو في منطقتي الأنديز والأمازون ووجدوا أن بعض الاختلافات الجينية تجعل سكان الأمازون والأنديز يستجيبون للدواء بشكل مختلف.

وقد تمت المبالغة في تبسيط حالات السكان الأميركيين الأصليين باعتبارهم متجانسين وراثياً لكن هذه الدراسة تكشف عن اختلافات معقدة تشكلها البيئة والتاريخ والثقافة حيث وجد الباحثون في هذه الدراسة المنشورة في مجلة «Cell» في 8 أغسطس (آب) 2024 أن سكان الأمازون والأنديز يستجيبون بشكل مختلف لأدوية مثل رسيوفاستاتين rosuvastatin الذي يوصف غالباً لخفض مستويات الكوليسترول ومنع أمراض القلب والأوعية الدموية ولكنه يزيد أيضاً من مخاطر الآثار الجانبية. ودواء الوارفارين warfarin (وهو دواء يعالج جلطات الدم وتعتبر الجرعة هي المفتاح فالقليل جداً من الوارفارين يجعل العلاج غير فعال في حين أن الكثير منه يمكن أن يعرض المرضى لخطر النزيف الشديد)، بسبب المتغيرات الجينية المحددة، على سبيل المثال يحتاج 16 بالمائة من سكان الأمازون إلى جرعة أقل من عقار رسيوفاستاتين لتجنب الآثار الجانبية مقارنة بـ2 بالمائة فقط من سكان الأنديز وعلى نحو مماثل يحتاج 93 بالمائة من سكان الأمازون إلى جرعة مخفضة من الوارفارين مقارنة بنحو 69 بالمائة من سكان الأنديز.

ويضيف إدواردو تارازونا سانتوس المؤلف الرئيسي للدراسة قسم علم الوراثة والبيئة والتطور الجامعة الفيدرالية في ميناس جيرايس البرازيل أن هذه الاختلافات الجينية التي تؤثر على علم الصيدلة والتي لوحظت في جبال الأنديز والأمازون هي أكبر من تلك التي شوهدت بين الأوروبيين والآسيويين. وتؤكد هذه النتائج على الحاجة إلى أبحاث الجينوم الشاملة التي تعكس التنوع العالمي لضمان نتائج الرعاية الصحية العادلة وعلى أهمية إشراك المجموعات العرقية المتنوعة في البحث لتعزيز الثقة والشفافية.