اكتشاف بروتين جديد قد يزيد مقاومة النباتات للآفات

اكتشاف بروتين جديد قد يزيد مقاومة النباتات للآفات
TT

اكتشاف بروتين جديد قد يزيد مقاومة النباتات للآفات

اكتشاف بروتين جديد قد يزيد مقاومة النباتات للآفات

حسب «منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة»، تشكل النباتات 80 في المائة من الطعام الذي نتناوله، وتنتج 98 في المائة من الأكسجين الذي نتنفسه. ومع ذلك، فهي تحت تهديد مستمر ومتزايد من الآفات والأمراض، حيث يتم سنوياً فقدان ما يصل إلى 40 في المائة من المحاصيل الغذائية العالمية بسبب تلك الآفات. ويؤدي ذلك إلى خسائر سنوية في التجارة الزراعية تتجاوز 220 مليار دولار.
في هذا الإطار، يعمل العلماء في جميع أنحاء العالم من أجل إيجاد حلول لهذه المشكلة، ومن ضمنهم علماء جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، حيث يساعد اكتشافهم لبروتين جديد له دور فاعل في المناعة، على تفسير سيطرة الإشارات المناعية لدى النباتات، كما يكشف عن مسارات جزيئية يمكن أن يتحكم بها منتجو المحاصيل. وحسب قول مؤلف الدراسة البروفسور هيريبيرت هيرت، أستاذ علوم النبات بمبادرة الزراعة الصحراوية التابعة لـ«كاوست»: «نتائجنا قابلة للتطبيق بشكل مباشر، لجعل النباتات أكثر مقاومة لمسببات الأمراض».
ويُعرَف البروتين الذي يُختَصر اسمه إلى «MAP4K4»، بدوره الراسخ في مناعة الإنسان وحدوث الالتهابات، ولكن دوره في مقاومة النباتات للأمراض لم يكن معروفاً. واكتشف هيرت وزملاؤه هذا البروتين مصادفة خلال عملية مسح كبيرة، للكشف عن البروتينات المسببة لنقل الإشارات المناعية، لدى النبات العشبي المعروف باسم «رشاد أذن الفأر» Arabidopsis. ومن خلال دراسة نباتات طافرة تفتقر إلى نسخة فعالة من البروتين «MAP4K4» توصل الفريق إلى رصد وظائفه الأساسية.
أثبت باحثو «كاوست»، بقيادة هيرت والباحث الدكتور يونخي جيانج، وبعض الزملاء في فرنسا أن البروتين «MAP4K4» يضيف علامات كيميائية مباشرة (في شكل مجموعات الفوسفات) إلى عدة مواقع من بروتين آخر، يُدعى «BIK1». وتساعد هذه العملية، كما يوضّح جيانج، على ثبات البروتين «BIK1» وتعزّز إنتاج جزيئات عالية السُمِّية تقوم بدور رئيسي في مقاومة العوامل الممرِضة. كذلك أوضح الباحثون أن البروتين «MAP4K4» يضع علامات على مُثبط للبروتين «BIK1» بإضافة وسوم فوسفاتية. تتولى هذه الوسوم الكيميائية تعطيل المُنظِّم السلبي بهدف المُضي في زيادة تنشيط «BIK1».
حتى الآن، وصف هيرت ومجموعته البحثية في قسم العلوم والهندسة البيولوجية والبيئية بـ«كاوست»، وظيفة البروتين «MAP4K4» في مناعة نبات «رشاد أذن الفأر» فقط. ونشر الباحثون تلك النتائج في مجلة «إمبو ريبورتس» (EMBO Reports) في الثاني من سبتمبر (أيلول) عام 2019.
يقول هيرت: «تتمثّل الخطوة التالية، في اختبار النتائج على المحاصيل أيضاً، بإنتاج طفرات مُعدَّلة وراثياً. لقد أصبح ذلك ممكناً تماماً في الوقت الراهن باستخدام تقنية التحرير (القص) الجيني (كريسبر - كاس9) المُستخدمة بشكل ثابت مع الطماطم والأرز وغيرها من الأنواع ذات الأهمية الزراعية».
ويُخطّط الباحثون أيضاً لدراسة الأدوار التنظيمية للبروتينات الأخرى داخل عائلة البروتين «MAP4K»، التي يوجد من بينها ما لا يقل عن عشرة بروتينات في النباتات. ومن الأمور المثيرة للاهتمام ما أوضحه جيانج من أن أحد أفراد العائلة، وهو البروتين «MAP4K3»، على ما يبدو يعمل بشكل متآزر مع البروتين «MAP4K4» في التحكم في ثبات بروتين «BIK1» والاستجابات المناعية الناتجة عن العوامل الممرِضة.
من ثمّ، فإن البروتينات ذات الصلة الوثيقة بالبروتين «MAP4K» ربما تتشارك في أداء وظائف متداخلة، ولكنها تمتلك كذلك صفات متفرّدة، تسهم مُجتمعة في ضمان دقة الإشارات المناعية لدى النباتات. لذا فإن التعرف إلى الآليات الخاصة بالإشارة بصورة أفضل، يمكن أن يساعد الشركات الزراعية على التصدي للعوامل المُسببة لأمراض النبات.



الذكاء الاصطناعي... الثورة القادمة في طب الأسنان الجنائي

الذكاء الاصطناعي... الثورة القادمة في طب الأسنان الجنائي
TT

الذكاء الاصطناعي... الثورة القادمة في طب الأسنان الجنائي

الذكاء الاصطناعي... الثورة القادمة في طب الأسنان الجنائي

لطالما كان مجال طب الأسنان العدلي أو الجنائي ميداناً حيوياً في علم الطب الشرعي، إذ يقدم الأدلة الأساسية التي تساعد في كشف الجرائم وحل الألغاز القانونية.

الأسنان لتحديد الهوية

وتجرى التحقيقات الجنائية لحل الألغاز القانونية من خلال:

> تحديد الهوية: يتم استخدام الأسنان وبصمات الأسنان لتحديد هوية الأفراد في حالات الكوارث الطبيعية، الحوادث، أو الجرائم، خصوصاً عندما تكون الجثث مشوهة أو متحللة.

> تحليل علامات العضّ: يساعد تحليل علامات العض الموجودة على الأجساد أو الأشياء في تحديد الجناة أو الضحايا من خلال مقارنة العلامات مع أسنان المشتبه بهم.

> تقييم العمر: يمكن لطب الأسنان الجنائي تقدير عمر الأفراد بناءً على تطور الأسنان وتركيبها، مما يساعد في قضايا مثل الهجرة غير الشرعية وحالات الاستغلال للأطفال.

> فحص الجثث المجهولة: يتم استخدام تقنيات طب الأسنان لفحص الجثث المجهولة والتعرف عليها من خلال السجلات الطبية للأسنان.

> الأدلة الفموية: يمكن للأدلة المستخرجة من الفم والأسنان أن توفر معلومات حول نمط حياة الأفراد، مثل النظام الغذائي والعادات الصحية، التي قد تكون ذات صلة بالقضايا الجنائية.

> الكشف عن التزوير والتزييف: يمكن تحليل التركيبات السنية والأسنان المزيفة لتحديد التزوير والتزييف في الأدلة الجنائية.

> التشخيص المسبق: يستخدم طب الأسنان العدلي في تشخيص الإصابات الفموية وتحليلها لتحديد ما إذا كانت ناتجة عن أعمال جنائية أو غيرها.

دور الذكاء الاصطناعي

ومع التقدم السريع في التكنولوجيا، يلعب الذكاء الاصطناعي دوراً متزايداً في تعزيز هذا المجال وجعله أكثر دقة وفاعلية. وسنستعرض كيف يغير الذكاء الاصطناعي ملامح طب الأسنان العدلي ودوره المحوري في تحسين عملية التشخيص وتقديم الأدلة الجنائية.

> الذكاء الاصطناعي في تحليل الأدلة، يتيح الذكاء الاصطناعي تحليل البيانات الضخمة بسرعة ودقة، وهو ما كان يستغرق أياماً أو حتى أسابيع لفرق من الأطباء والمختصين. أما الآن، فباستخدام خوارزميات التعلم الآلي، يمكن تحليل الصور الفموية والأشعة السينية وتحديد الهوية من خلال بصمات الأسنان بوقت قياسي قد لا يتجاوز الساعة.

> التشخيص الدقيق، يسهم الذكاء الاصطناعي في رفع مستوى الدقة في التشخيص من خلال تحليل البيانات الفموية مثل تحديد هوية العضات والعمر والجنس للضحايا من خلال الأسنان وعظم الفك وتحديد الأنماط غير المرئية بالعين المجردة. ويساعد هذا الأطباء في تمييز الحالات العادية من الحالات الحرجة التي قد تكون ذات صلة بالجرائم أو الحوادث.

> تحديد الهوية، يُعد تحديد الهوية من خلال الأسنان من أهم تطبيقات طب الأسنان العدلي، خصوصاً في حالات الكوارث أو الجثث غير معروفة الهوية. وبفضل الذكاء الاصطناعي، يمكن مقارنة البيانات الفموية بسرعة مع قواعد بيانات السجلات الطبية الرقمية، مما يسهل عملية التعرف على الضحايا بدقة عالية. كما مكنت خوارزميات الذكاء الاصطناعي من إعادة بناء الوجه بعد حوادث الغرق أو الحريق أو الطائرات لسهولة التعرف على الضحايا.

ومع استمرار تطور تقنيات الذكاء الاصطناعي، نتوقع أن يصبح طب الأسنان العدلي أكثر تطوراً وفاعلية، فالذكاء الاصطناعي لا يقلل من الوقت والجهد فحسب، بل يساهم أيضاً في تقليل الأخطاء البشرية وتحقيق نتائج أكثر دقة ومصداقية. بفضل التعاون بين الخبراء في مجالات التكنولوجيا والطب الشرعي، يتم تطوير تطبيقات جديدة لتحديد العمر والجنس وحتى الأصل العرقي بناءً على تحليل الأسنان.

وعلى الرغم من الفوائد العديدة للذكاء الاصطناعي في طب الأسنان العدلي، هناك تحديات يجب التغلب عليها. ومن بين هذه التحديات ضرورة تحسين دقة الخوارزميات وتجنب التحيزات التي قد تؤثر على النتائج. بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة لضمان الخصوصية وحماية البيانات الشخصية للمرضى.

وتنفيذ الذكاء الاصطناعي بشكل فعال في طب الأسنان العدلي، يجب على المؤسسات التعليمية توفير التدريب اللازم للأطباء والمختصين في هذا المجال. يشمل ذلك تعليمهم كيفية استخدام الأدوات التكنولوجية الجديدة، وفهم كيفية تفسير النتائج التي تنتج عن الخوارزميات الذكية.

وتبرز تطبيقات الذكاء الاصطناعي في هذا السياق بوضوح أهمية التقنية في تحسين حياتنا وجعل مجتمعاتنا أكثر أماناً وعدالةً.