آيسلندا تخشى من ثورة بركان جديدة

العلماء يوظفون طرق الرصد الزلزالي وتشوه سطح البراكين وظهور الغازات للتنبؤ بقرب حدوثها

صورة أرشيفية للرماد المنطلق من بركان تحت نهر آيافيالايكول الجليدي في آيسلندا عام 2010
صورة أرشيفية للرماد المنطلق من بركان تحت نهر آيافيالايكول الجليدي في آيسلندا عام 2010
TT

آيسلندا تخشى من ثورة بركان جديدة

صورة أرشيفية للرماد المنطلق من بركان تحت نهر آيافيالايكول الجليدي في آيسلندا عام 2010
صورة أرشيفية للرماد المنطلق من بركان تحت نهر آيافيالايكول الجليدي في آيسلندا عام 2010

إلى الشمال من هذه المنطقة، وفي الجانب البعيد من طبقة «فاتناجوكال» الجليدية الصلدة التي لا يمكن اختراقها، تندفع الحمم والمقذوفات البركانية من صدع في باطن الأرض يقع على خاصرة «بارداربونغا» (Bardarbunga)، أحد براكين آيسلندا الكبيرة.
ووفقا إلى المقاييس البركانية يعتبر هذا الثوران سلميا، لأن الحمم تنتشر فقط عبر الأرض المحيطة كفقاقيع غازية تنبعث منها. وبالنسبة إلى الوقت الحالي، فإن هذه الغازات، لا سيما ثاني أكسيد الكبريت الذي يسبب مشاكل تنفسية وغيرها من التعقيدات، تمثل الهم الأساسي الذي يقلق الهيئات الصحية في العاصمة رايكيافيك التي تقع على مسافة 150 ميلا إلى الغرب، وفي الأماكن الأخرى من البلاد.
لكن في وقت قريب، فقد تنفجر قمة بركان «بارداربونغا» التي تقع تحت طبقة من الثلج تبلغ سماكتها نحو نصف ميل، وهذا من شأنه إطلاق أعمدة من الرماد الرملي إلى السماء، مغلقة السفر الجوي عبر أوروبا، نظرا إلى التلف الذي قد يسببه الرماد بالمحركات النفاثة، وبالتالي إطلاق سيل جارف من مياه الثلج المذاب الذي قد يكتسح الطريق الوحيدة التي تربط جنوب البلاد بالعاصمة. وكل هذا قد يحدث.. أو لا يحدث.

* أسرار بركانية
هذا هو السر الغامض للبراكين الذي بعد مضي أربعة أشهر على قيام «بارداربونغا» بإرسال الحمم لا يزال العلماء يتناقشون حول ما الذي سيحدث في المرة المقبلة، إذ لا يعرف أحد الحقيقة. فثوران البراكين هو من بين أكثر أحداث الأرض كارثية، ومعرفة متى سيحصل ذلك قد تشكل عاملا حاسما في إنقاذ الأرواح وخفض الخسائر التي قد تصيب البنية التحتية وغيرها من الممتلكات. وللعلماء أساليب عدة متينة لتقديم يد العون، لكنهم في النهاية يصلون إلى مجرد تحليل إمكانيات تفجر الأحداث بطرق متعددة «إذ من الصعب التنبؤ بالبراكين بها، نظرا لأنها لا تدلنا على إمكانياتها، فقد تقرر فجأة أن تقوم بشيء مختلف تماما»، كما يقول بول إينارسون عالم الجيولوجيا. ويدرس إينارسون الزلازل والهزات الأرضية التي ترافق عادة النشاط البركاني الذي تسببه الصخور الحارة المنصهرة، التي ترتفع من داخل الأرض مسببة ضغطا وشقوقا وتصدعات. والرصد الزلزالي مهم هنا للمساعدة في تقرير ما إذا سيحدث الثوران، ومتى، وكيفية تطوره، لكن العلماء يدرسون أيضا تشوه سطح البراكين وتمسخها، التي هي علامة على تزايد الضغط داخل الأرض، عن طريق استخدام وحدات من نظام «جي بي إس» ورادارات الأقمار الصناعية، كما أنهم يرصدون الغازات وغيرها من الدلائل، مثل ذوبان الثلج والجليد.
وتقول ستيفاني بريجاين، الباحثة الجيولوجية التي تعمل مع الدائرة الأميركية للمسح الجيولوجي في مرصد الزلازل في ألاسكا «على الصعيد المثالي فهذا خليط جميل من البيانات الخاصة بالعديد من العوامل، وقد تكون سهلة أيضا إذا ما تصاعدت جميعها معا، وبصورة دراماتيكية». وتضيف بريجاين إنه خلال العقد المنصرم تنبأ المرصد بنجاح في ثلثي الأوقات عن نشاط وثوران أكثر من عشرات البراكين التي جرى رصدها زلزاليا من أصل 130. وفي آيسلندا، موطن 35 زلزالا نشيطا، لاقى العلماء نجاحا مماثلا كما تقول. وفي آيسلندا علم العلماء أن شيئا ما يحصل في «بارداربونغا» الذي ثار آخر مرة عام 1910. فقد شرعت المقاييس الزلزالية في تسجيل سلسلة من الهزات الأرضية الصغيرة، التي وصل عددها في النهاية إلى الآلاف في الجانب الشمالي من البركان. وكان هذا دليلا واضحا بأن الصخور المنصهرة شرعت تتسرب إلى الشقوق الواقعة على عمق خمسة إلى ستة أميال من السطح.

* تدفق الحمم
وعلى الرغم من أن ذلك كان يحدث في جزء من البركان المغطى بالنهر الجليدي، فإن العلماء كان بمقدورهم معرفة أن الصخور المنصهرة كانت تتجه أفقيا في غالبيتها إلى الناحية الشمالية الشرقية عبر الشق هذا، نظرا لأن مراكز الهزات الأرضية كانت تتحرك أيضا. وفي 29 أغسطس (آب) باتت هذه الصخور في العمق، لكنها في ذلك التاريخ وصلت إلى السطح، إلى الخاصرة الشمالية من بركان «بارداربونغا». وهذه الصخور التي تدعى حمما متى بلغت سطح الأرض انقذفت كينابيع حمراء ساخنة.
واستمر هذا الثوران الذي هو خارج نطاق أو حدود إمكانيات أي إنسان تقريبا، منذ ذلك الحين. وقذف حتى نهاية العام الماضي نحو ملياري ياردة مكعبة من الحمم، وهو ما يكفي إلى ملء نحو ألف ملعب لكرة القدم، التي انتشرت وغطت مساحة تبلغ نحو 30 ميلا مربعا.
واستنادا إلى تقرير نشر في أواسط ديسمبر (كانون الأول) الماضي في مجلة «نيتشر»، فقد أنتجت الصخور المنصهرة المنتشرة في باطن الأرض ما يدعوه علماء البراكين بالسد الذي امتد 27 ميلا قبل ثورانها.
ويقول فرايشتاين سيغموندسون، العالم الجيولوجي في جامعة آيسلندا الذي نسق هذه الدراسة، إن التشكيل الزلزالي، فضلا عن بينات التشوه والتمسخ الواسع الذي حصل، أظهر تزايدا في عدد نوبات هيجان السد، وشرع ينطلق عبر الشق، الذي رغم عمقه فإنه أقل من ياردتين في العرض. ومن شأن هذه الصخور المنصهرة أن تواجه عائقا أو حاجزا ما، مما يُضيق من عرض هذا الشق، وبالتالي يسبب في تنامي الضغط حتى يصبح كبيرا، ليتغلب على هذا العائق، ويمضي في تحركه. «ويمكن التفكير بذلك على أنه جدول ماء شبه جوفي يصب في سد حتى يتمكن في النهاية من تحطيمه، أي هذا السد»، كما يقول سيغموندسون.

تصدع عميق

ومن أسباب القلق الكبيرة ما يحصل في كالديرا (الفوهة البركانية الكبيرة) لـ«بارداربونغا» الذي هو عبارة عن واد عميق عريض في قمة الجبل المليء بالصخور المنصهرة التي تصلبت بعد ذلك، والتي هي نتيجة نشاطات بركانية سابقة. فقد أظهرت قياسات «جي بي إس» والبيانات الزلزالية أن هذه الصخور المتصلبة التي تعمل كسدادة واقية شرعت تغطس، ربما نتيجة تسرب الصخور الساخنة المنصهرة في الأسفل عبر الشق شمالا. وهذا الهبوط والتداعي سريع للغاية، بمعدل قدم واحد يوميا، والسؤال هو: إلى متى يمكن لهذه السدادة أن تتحمل وتبقى، قبل أن تتصدع كليا بفعل الضغط؟
«لكن يبدو أن الوضع برمته ثابت نسبيا حتى الآن»، كما يقول إينارسون، «غير أنه من المؤكد أن السدادة قد لا تقاوم طويلا، وهذا ما يخشاه الناس. وإذا ما تحطمت السدادة فستندفع الصخور الساخنة في الأسفل، لتجد لها طريقا جديدا سهلا إلى السطح، وتتحد مع الثلج، وتتحول إلى بخار وصخور متفجرة، مما قد يسبب ثورانا وسحابة كبيرة من الرماد قد تعرقل حركة السفر الجوي، كما فعل ثوران بركان آخر في آيسلندا عام 2010. وقد تكون آثار ذلك كارثية على المنطقة المحيطة، حيث الثلج الذائب المنساب من فوهة البركان الكبيرة التي تصدعت جوانبها (كالديرا) سيسبب فيضانات واسعة.
وهذا ما حصل مرات عدة عبر تاريخ آيسلندا الجيولوجي، وتسبب في نشوء دلتا «سكافتافيل» الواسعة المخيفة، التي تشبه سطح القمر، لأن مياه الفيضانات جلبت كميات كبيرة من الرمال البركانية السوداء نزولا من الجبال. وقد تتعرض هذه الدلتا للفيضانات مجددا اعتمادا على متى يحصل الفيضان الذي قد يأخذ مسارا شمالا أو غربا، مع إمكانية وصوله إلى السدود الكهرومائية العديدة المقامة هناك وتدميرها، والتي تولد غالبية الطاقة الكهربائية في البلاد.

* خدمة «نيويورك تايمز»



كيف يساعد نقص الأكسجين على انتشار السرطان؟

كيف يساعد نقص الأكسجين على انتشار السرطان؟
TT

كيف يساعد نقص الأكسجين على انتشار السرطان؟

كيف يساعد نقص الأكسجين على انتشار السرطان؟

تمكن علماء في مركز السرطان بجامعة «جونز هوبكنز» في الولايات المتحدة من تحديد 16 جيناً تستخدمها خلايا سرطان الثدي للبقاء على قيد الحياة في مجرى الدم، بعد هروبها من المناطق منخفضة الأكسجين في الورم.

جينات تحمي خلايا السرطانوتعد هذه النتيجة خطوة مهمة في فهم كيفية بقاء خلايا سرطان الثدي بعد مغادرتها للورم الأولي وانتقالها إلى مجرى الدم؛ حيث يمكن أن تبدأ في الانتشار من موقعها الأصلي إلى أماكن أخرى من الجسم.

وقد يفتح التعرف على الجينات المسؤولة عن حماية الخلايا السرطانية من الأضرار الناتجة عن «الأكسدة» بسبب أنواع الأكسجين التفاعلية «Reactive oxygen species ROS» (هي منتجات ثانوية لعملية الاستقلاب الغذائي الطبيعي للأكسجين)، آفاقاً جديدة للعلاج؛ خصوصاً في الحالات التي تُظهِر مقاومة عالية، مثل سرطان الثدي الثلاثي السلبي.

وحددت الباحثة الرئيسية دانييل جيلكس (أستاذة مساعدة في قسم الأورام، ضمن برنامج سرطان الثدي والمبيض، في كلية الطب بالجامعة) في الدراسة التي نشرت في مجلة «Nature Communications» في 28 سبتمبر (أيلول) 2024، 16 جيناً تستخدمها خلايا سرطان الثدي للبقاء على قيد الحياة في مجرى الدم، بعد هروبها من المناطق منخفضة الأكسجين في الورم.

وعلى الرغم من أن الخلايا التي تعاني من نقص الأكسجين توجد فيما تسمى «المنطقة المحيطة بالورم»، أي أنها تجلس بجوار الخلايا الميتة؛ فإن هناك اعتقاداً بأنها قادرة على الهجرة إلى مناطق ذات مستويات أعلى من الأكسجين؛ حيث يمكنها بالفعل العثور على مجرى الدم.

نقص الأكسجين

وانتشار الورمتعمل ظروف نقص الأكسجين في المناطق المحيطة بالأورام على تعزيز هجرة الخلايا السرطانية نحو مناطق أكثر ثراءً بالأكسجين، مثل مجرى الدم؛ إذ يمكن أن تؤدي عملية الهجرة هذه إلى انتشار الخلايا السرطانية من موقعها الأصلي إلى أجزاء أخرى من الجسم، ما يساهم في تكرار الإصابة بالسرطان حتى بعد إزالة الورم الأولي. أما الخلايا التي تتكيف للبقاء في ظل مثل هذه الظروف منخفضة الأكسجين، فتكون أكثر قدرة على التعامل مع الإجهاد التأكسدي «oxidative stress» (هو حالة عدم التوازن في نظام العوامل المؤكسدة والعوامل المضادة للتأكسد) في مجرى الدم، ما يمنحها ميزة البقاء.

وقد أظهرت الدراسة أن الخلايا السرطانية المعرضة لنقص الأكسجين لفترات طويلة (على سبيل المثال لفترة 5 أيام) حافظت على التعبير عن الجينات الناجمة عن نقص الأكسجين، حتى بعد الانتقال إلى مناطق ذات أكسجين أفضل، ما يشير إلى أن هذه الخلايا تحتفظ بـ«ذاكرة» لحالة نقص الأكسجين، وهو ما يتناقض مع الاستجابات قصيرة المدى التي شوهدت في مزارع المختبر القياسية.

دور بروتين «ميوسين»وكانت نتائج الدراسة تنبؤية بشكل خاص لسرطان الثدي الثلاثي السلبي «triple-negative breast cancer» الذي يتميز بمعدل تكرار مرتفع. فقد اكتشف الباحثون أن خزعات المرضى من هذا السرطان الذي تكرر في غضون 3 سنوات، تحتوي على مستويات أعلى من بروتين يسمى «ميوسين» (MUC1 glycoprotein mucin). وقام الباحثون بحجب بروتين «ميوسين» لتحديد ما إذا كان سيقلل من انتشار خلايا سرطان الثدي إلى الرئة، وكان هدفهم هو القضاء على الخلايا الخبيثة العدوانية بعد نقص الأكسجين على وجه التحديد.

وأكدت دانييل جيلكس أنه عند تخفيض مستوى بروتين «ميوسين» في هذه الخلايا التي تعاني من نقص الأكسجين، فإنها تفقد القدرة على البقاء في مجرى الدم، أو في ظروف وجود مركبات الأكسجين التفاعلي. كما أنها تشكل عدداً أقل من النقائل السرطانية «Cancer metastases» في الفئران (وهذا المصطلح يستخدم لوصف انتشار السرطان، إذ إن الخلايا السرطانية -على عكس الخلايا الطبيعية- تتمتع بالقدرة على النمو خارج المكان الذي نشأت فيه بالجسم).

ولا يزال الباحثون يجهلون أسباب الإصابة بسرطان الثدي الثلاثي السلبي بشكلٍ دقيق؛ لكنهم يعتقدون أن الطَّفرة الجينية المسماة «BRCA1» هي السبب؛ لأن وجودها يؤدي لانعكاس مبدأ عمل الجين السليم، وتصبح الخلايا أكثر عرضة للإصابة بالسرطان.

وتؤكد النتائج إمكانية استهداف بروتين «ميوسين» لمنع انتشار الخلايا السرطانية، وتحسين النتائج للمرضى، وخصوصاً أولئك الذين يعانون من أنواع سرطان عدوانية.

وقد تمهد التجربة السريرية الحالية في المرحلتين الأولى والثانية لعلاجات تستهدف بروتين «ميوسين» في أنواع مختلفة من السرطان، الطريق لتطبيقات أوسع إذا ثبتت فعاليتها.

ويعزز هذا البحث فهم كيفية مساهمة الظروف التي تسبب نقص الأكسجين داخل الأورام في حدوث النقائل، ويسلط الضوء على بروتين «ميوسين» كهدف علاجي واعد لمنع انتشار السرطان.