تغيرات جينية تحوّل بكتريا الطاعون إلى كائن فتاك

تغيرات جينية تحوّل بكتريا الطاعون إلى كائن فتاك
TT

تغيرات جينية تحوّل بكتريا الطاعون إلى كائن فتاك

تغيرات جينية تحوّل بكتريا الطاعون إلى كائن فتاك

كبدت بكتريا (يرسينيا بيستيس) الجنس البشري كما هائلا من البؤس والتعاسة على مدار قرون من الزمن؛ إذ أبادت ما يقدر بنحو 200 مليون نفس ونشرت أوبئة مروعة ابان القرنين السادس والرابع عشر.
غير أن هذه الجرثومة لم تكن دومًا بهذا القدر من الخطورة؛ لكن العلماء أعلنوا أمس (الثلاثاء)، أن تغييرات جينية طفيفة جرت قبل عدة قرون -تضمنت اضافة جين حدثت له طفرات فيما بعد- قد حولتها من كائن دقيق متوسط الخطورة إلى كائن فتاك.
تسببت بكتريا "يرسينيا بيستيس" في وباءين شرسين في التاريخ البشري الاول هو طاعون جوستينيان في القرن السادس، إبان حكم الامبراطور البيزنطي جوستين الذي أصيب بالمرض؛ لكنه شفا منه، والثاني هو طاعون "الموت الاسود". وتتسبب البراغيث والفئران في نقل جرثومة المرض للبشر.
وأجرى الباحثون تجارب على الفئران والجرذان لرصد التغيرات الجينية الفتاكة التي طرأت على هذه البكتريا.
واستخلص الباحثون سلالة قديمة من البكتريا لا تزال موجودة في العالم -تم عزلها من إحدى قوارض منطقة آسيا- وأدخلوها في جين يتسبب في اذابة جلطات الدم، فيما أدت هذه العملية إلى اضافة قوة فتك جبارة للبكتريا تسببت في اصابة رئوية قاتلة.
أدت اضافة هذا الجين على مر العصور إلى تحويل بكتريا "يرسينيا بيستيس" من كائن مسبب للأمراض منها عدوى بسيطة في المعدة والامعاء، إلى نوع قاتل يسبب مرضا تنفسيا وبائيا شرسا يسمى الالتهاب الرئوي الطاعوني.
وجد العلماء أيضا أن طفرة معينة من نفس الجين -وهي طفرة موجودة في السلالات الحديثة من هذه البكتريا- مكنت الجرثومة من الانتشار داخل جسم الانسان واختراق الغدد الليمفاوية له مثلما يحدث في مرض الطاعون الدبلي.
وقال وندام لاثيم عالم الميكروبيولوجيا بكلية طب شيكاغو في جامعة فاينبرغ -الذي أشرف على البحث الذي أوردته دورية نيتشر كومينيكيشنز- إن التقديرات تشير إلى أن طاعون جوستينيان أباد من 25 إلى 50 مليونا من البشر فيما أهلك طاعون الموت الاسود 150 مليونا على الاقل. مضيفًا «تركت بكتيريا يرسينيا بيستيس بصماتها الواضحة على مسيرة الحضارة الانسانية». مضيفا أن من الصعوبة بمكان أن نعرف على وجه الدقة متى أضافت هذه البكتريا -التي اكتسبت ثم فقدت جينات عديدة على مر الزمن- جين الطاعون الفتاك؛ لكن «من المرجح أن يكون ذلك قد حدث منذ أكثر من 1500 عام على الأقل» ما يعني أنه ربما يكون قد جرى قبل استفحال طاعون جوستينيان في القرن السادس الميلادي. ومضى قائلًا «إنه أمر يجب أن نضعه في الحسبان ونحن ندرس البكتريا الأخرى المسببة للامراض. الأمر لا يتطلب سوى حدوث تغير بسيط ثم قد نفاجأ على حين غرة بجائحة عالمية جديدة من نوع ما».



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.