دراسة: هناك صلة وراثية غريبة بين البشر وشقائق النعمان البحرية

دراسة: هناك صلة وراثية غريبة بين البشر وشقائق النعمان البحرية
TT

دراسة: هناك صلة وراثية غريبة بين البشر وشقائق النعمان البحرية

دراسة: هناك صلة وراثية غريبة بين البشر وشقائق النعمان البحرية

توصلت دراسة حديثة نشرت بموقع «eLife» العلمي الى انه تم التأكيد للتو على وجود صلة وراثية غريبة بين البشر وشقائق النعمان البحرية؛ فقد تم ربط جين مرتبط بتطور السمع عند البشر بالتطور الحسي في شقائق النعمان البحرية أيضًا، وذلك حسبما نشر موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص.
وحسب الموقع، فان الدراسة الحديثة افادت بأنه يمكن العثور على الجين؛ الذي يُطلق عليه اسم pou-iv (pow-four)،م بمخالب شقائق النعمان البحرية (Nematostella vectensis)، حيث يلعب دورًا مهمًا في حاسة اللمس لدى الحيوان.
و «Cnidaria» الفرع الذي تنتمي إليه شقائق النعمان البحرية، هو الأقرب إلى «Bilateria» الحيوانات ذات التماثل الثنائي مثل البشر، والتي تختلف عن سلفها المشترك الأخير الذي عاش منذ حوالى 748 إلى 604 ملايين سنة.
وفي هذا الاطار، يشير اكتشاف دور الجين في شقائق النعمان البحرية النجمية إلى أنه كان موجودًا في سلفها المشترك ومن المحتمل أنه لعب دورًا في التطور الحسي حينها أيضًا.
وهذه الدراسة مثيرة لأنها لم تفتح فقط مجالًا جديدًا للبحث بكيفية تطور وعمل الميكانيكا بشقائق النعمان البحرية؛ ولكنها تعلمنا أيضًا أن لبنات بناء حاسة السمع لدينا لها جذور تطورية قديمة تعود إلى مئات الملايين، حسبما يقول عالم الأحياء ناجياسو ناكانيشي من جامعة أركنساس الأميركية؛ الذي يؤكد «في البشر والفقاريات الأخرى تسمى المستقبلات الحسية للجهاز السمعي خلايا الشعر؛ حيث تحتوي هذه الخلايا على حزم من عضيات تشبه الأصابع تسمى الستريوسيليا التي تستشعر المنبهات الميكانيكية؛ وهي الاهتزازات التي نسمعها كأصوات. في الثدييات يعتبر pou-iv ضروريًا لنمو خلايا الشعر؛ نحن نعلم هذا لأن الفئران التي تم إخراجها من pou-iv صماء. شقائق النعمان البحرية لها خلايا شعرية حسية ميكانيكية مماثلة على مخالبها، وتستخدم لاستشعار الحركة. ومع ذلك، لم يُعرف سوى القليل عن جين pou-iv لشقائق النعمان وما هو الدور، إن وجد، الذي لعبه في التطور الحسي».
وأراد فريق من الباحثين بقيادة عالم الأحياء إيثان أوزمنت من جامعة أركنساس معرفة ما يفعله الجين. وأفضل طريقة للقيام بذلك هي تعطيل الجين باستخدام أداة تحرير الجينات CRISPR-Cas9 ومراقبة التغييرات؛ وهو ما فعله الفريق؛ حيث قام بحقن كوكتيل يحتوي على بروتين Cas9 في بيض شقائق النعمان البحري المخصب لقطع الجين pou-iv ثم درس الأجنة النامية، وكذلك شقائق النعمان المحورة.
ومقارنة بشقائق النعمان من النوع البري، أظهرت الحيوانات الطافرة تطورًا غير طبيعي لخلايا الشعر اللامسة، ولم تظهر أي استجابة للمس. بدون pou-iv. فيما كانت شقائق النعمان غير قادرة على استشعار المحفزات الميكانيكية عبر خلايا شعرها. بالإضافة إلى ذلك، فإن التخلص من pou-iv في شقائق النعمان أدى إلى تثبيط جين مشابه جدًا للجين الذي يصنع البوليسيستين 1 الموجود في الفقاريات؛ حيث يكون ضروريًا لاستشعار تدفق السوائل في الكلى. قد لا تحتوي شقائق النعمان على الكلى، لكن استشعار تدفق السوائل قد يكون مفيدًا للحيوانات البحرية.
وقد خلص الباحثون الى إن النتائج تشير إلى أن pou-iv لعب دورًا في تطوير الخلايا الحسية الميكانيكية في السلف المشترك بين Cnidaria و Bilateria. وانه لتتبع الجين إلى أبعد من ذلك سيتطلب بيانات من الشعب الأخرى ذات نقاط الاختلاف السابقة.
وكتب الباحثون في ورقتهم البحثية «تشير نتائجنا إلى أن دور pou-iv في تطوير المستقبلات الميكانيكية محفوظ على نطاق واسع عبر Cnidaria و Bilateria...
ما زال دور pou-iv المبكر في تمايز المستقبلات الميكانيكية في تطور الحيوان دون حل، ويتطلب بيانات مقارنة من placozoans والإسفنج وهو أمر مطلوب».



جهاز مبتكر ينتِج من الهواء مكوناً أساسياً في الأسمدة

الجهاز الجديد يتميز بقدرته على العمل ميدانياً مباشرة في المواقع الزراعية (جامعة ستانفورد)
الجهاز الجديد يتميز بقدرته على العمل ميدانياً مباشرة في المواقع الزراعية (جامعة ستانفورد)
TT

جهاز مبتكر ينتِج من الهواء مكوناً أساسياً في الأسمدة

الجهاز الجديد يتميز بقدرته على العمل ميدانياً مباشرة في المواقع الزراعية (جامعة ستانفورد)
الجهاز الجديد يتميز بقدرته على العمل ميدانياً مباشرة في المواقع الزراعية (جامعة ستانفورد)

أعلن فريق بحثي مشترك من جامعتَي «ستانفورد» الأميركية، و«الملك فهد للبترول والمعادن» السعودية، عن ابتكار جهاز لإنتاج الأمونيا؛ المكوِّن الأساسي للأسمدة، باستخدام تقنية صديقة للبيئة تعتمد على طاقة الرياح.

وأوضح الباحثون في الدراسة، التي نُشرت الجمعة بدورية «ساينس أدفانسيس (Science Advances)»، أن هذا الجهاز يمثل بديلاً محتملاً للطريقة التقليدية لإنتاج الأمونيا، والمتبَعة منذ أكثر من قرن. وتُستخدم الأمونيا على نطاق واسع في صناعة الأسمدة لإنتاج مركبات مثل اليوريا ونيترات الأمونيوم، وهما مصدران أساسيان للنيتروجين الضروري لنمو النباتات. والنيتروجين أحد العناصر الحيوية التي تعزز عملية البناء الضوئي وتكوين البروتينات في النباتات؛ مما يدعم نمو المحاصيل ويزيد الإنتاج الزراعي.

ورغم أهمية الأمونيا في تعزيز الإنتاج الزراعي، فإن الطريقة التقليدية لإنتاجها تعتمد على عمليةٍ صناعيةٍ كثيفةِ استهلاكِ الطاقة وتركز على الغاز الطبيعي مصدراً رئيسياً، مما يؤدي إلى انبعاث كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون. وتستهلك هذه العملية نحو اثنين في المائة من إجمالي الطاقة العالمية سنوياً، وتنتج نحو واحد في المائة من انبعاثات الكربون عالمياً.

ويعتمد الجهاز الجديد على الهواء مصدراً رئيسياً للنيتروجين اللازم لإنتاج الأمونيا، فيُستخلص من الغلاف الجوي بطرق مبتكرة، ثم يدمج مع الهيدروجين المستخرَج من الماء. وتُستخدم في هذه العملية محفزات كيميائية متطورة تعمل تحت الضغط الجوي ودرجة حرارة الغرفة، مما يُغني عن الحاجة إلى الوقود الأحفوري أو مصادر الطاقة التقليدية، مما يجعل العملية مستدامة وصديقة للبيئة.

ويتميز الجهاز بإمكانية تشغيله مباشرة في المواقع الزراعية، ويمكن تصميمه ليكون محمولاً ومتكاملاً مع أنظمة الري، لتوفير السماد للنباتات بشكل فوري دون الحاجة إلى نقل الأسمدة من المصانع. ووفق الباحثين؛ فإن هذا الابتكار يُسهم في خفض تكاليف النقل والبنية التحتية المرتبطة بالطرق التقليدية لإنتاج الأمونيا، التي تعتمد على منشآت صناعية ضخمة ومعقدة.

وأظهرت التجارب المعملية فاعلية الجهاز في إنتاج كميات كافية من الأمونيا لتسميد النباتات داخل الصوب الزجاجية خلال ساعتين فقط، باستخدام نظام رش يعيد تدوير المياه. كما أكد الباحثون إمكانية توسيع نطاق الجهاز ليشمل تطبيقات زراعية أكبر عبر شبكات موسعة ومواد مرشحة محسّنة.

ويتطلع الفريق البحثي إلى دمج هذا الجهاز في المستقبل ضمن أنظمة الري، مما يتيح للمزارعين إنتاج الأسمدة مباشرة في مواقع الزراعة، ويدعم الزراعة المستدامة.

وأشار الفريق إلى أن الأمونيا المنتَجة يمكن استخدامها أيضاً مصدراً نظيفاً للطاقة بفضل كثافتها الطاقية مقارنة بالهيدروجين، مما يجعلها خياراً مثالياً لتخزين ونقل الطاقة.

ويأمل الباحثون أن يصبح الجهاز جاهزاً للاستخدام التجاري خلال ما بين عامين و3 أعوام، مؤكدين أن «الأمونيا الخضراء» تمثل خطوة واعدة نحو تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وتعزيز الاستدامة في مختلف القطاعات.