«تجويف مميز» في البروتين الشوكي... سر قوة «كورونا»

اكتشفه باحثون بريطانيون قالوا إنه يمكن استهدافه بأدوية

رسم توضيحي للبروتين الشوكي وتجويفه (جامعة بريستول)
رسم توضيحي للبروتين الشوكي وتجويفه (جامعة بريستول)
TT

«تجويف مميز» في البروتين الشوكي... سر قوة «كورونا»

رسم توضيحي للبروتين الشوكي وتجويفه (جامعة بريستول)
رسم توضيحي للبروتين الشوكي وتجويفه (جامعة بريستول)

تضم عائلة كورونا، فيروسات تسبب مرضاً خطيرا، مثل كورونا المستجد، المسبب لمرض «كوفيد - 9»، و«ميرس» المسبب لمتلازمة الشرق الأوسط التنفسية، كما تضم أيضاً فيروسات تسبب عدوى خفيفة تشبه أعراض البرد.
وكان السؤال الذي حير العلماء هو السبب في هذا التباين، غير أن علماء من جامعة بريستول البريطانية، نجحوا في حل هذا اللغز، الذي يكمن في «تجويف» بالبروتين الشوكي، الذي يعطي عائلة فيروسات كورونا شكلها التاجي الخطير (بروتين سبايك).
ووجد الباحثون خلال الدراسة المنشورة في 23 نوفمبر (تشرين الثاني) الماضي بدورية «ساينس أدفانسيس»، أن الفيروسات الخطيرة بهذه العائلة تحتوي على هذا التجويف المميز، والذي لا يوجد في الفيروسات المسببة لعدوى خفيفة، وتوصلوا إلى أن هذا التجويف المميز، يربط «حمض اللينوليك»، وهو جزيء صغير في الرئة، لا غنى عنه للعديد من الوظائف الخلوية بما في ذلك الحفاظ على أغشية الخلايا في الرئتين حتى نتمكن من التنفس بشكل صحيح.
تقول كريستيان شافيتزل، من مدرسة الكيمياء الحيوية في جامعة بريستول، في تقرير نشره الموقع الرسمي للجامعة، بالتزامن مع الدراسة «في عملنا السابق، حددنا وجود جزيء صغير، حمض اللينوليك، مدفون في تجويف داخل بروتين سبايك، الذي يرتبط بسطح الخلية البشرية، مما يسمح للفيروس باختراق الخلايا والبدء في التكاثر، مما يتسبب في أضرار واسعة النطاق، وكان هذا في سلالة ووهان الأصلية التي بدأت الوباء، ومنذ ذلك الحين، ظهرت مجموعة كاملة من المتغيرات الخطيرة للفيروس بما في ذلك (أوميكرون)، المتغير المثير حاليا للقلق، وفحصنا كل متغير جديد مثير للقلق وسألنا عما إذا كانت وظيفة (التجويف) لا تزال موجودة».
وخضع (أوميكرون) للعديد من الطفرات، مما مكنه من الهروب من الحماية المناعية التي يوفرها التطعيم أو علاجات الأجسام المضادة، ومن المثير للاهتمام، أنه في حين أن كل شيء قد تغير، وجد الباحثون أن (التجويف) الموجود في أوميكرون لم يتغير تقريبا.
تقول كريستين تويلزر، الباحثة المشاركة بالدراسة «عندما أدركنا أن (التجويف) الذي اكتشفناه لم يتغير، نظرنا إلى الوراء وسألنا عما إذا كان فيروسات (سارس) و(ميرس)، وهما من فيروسات كورونا المميتة الأخرى، التي تسببت في حدوث فاشيات سابقة منذ سنوات، لديها هذه الميزة أم لا، وكانت المفاجأة أن هذه الفيروسات احتوت أيضاً على ميزة (التجويف) الذي يرتبط بحمض اللينوليك».
الخلاصة، أن الباحثين قدموا دليلا على أن (التجويف) ظل كما هو في جميع فيروسات كورونا القاتلة، من أول اندلاع لأحد فيروسات تلك العائلة قبل 20 عاماً إلى أوميكرون اليوم، وهو ما يعني، أنه يمكن استغلال تلك المعرفة لعلاج جميع فيروسات كورونا القاتلة، باستخدام حمض اللينوليك الذي يستهدفه هذا (التجويف).


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)

ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
TT

ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)

تُشكل ندرة المياه العذبة تحدياً عالمياً زائداً، خصوصاً في المناطق الجافة التي تشهد استنزافاً سريعاً لمواردها المحدودة. كما يزيد النمو السكاني والتطور الاقتصادي من حدة المشكلة، حيث يرفعان الطلب على المياه لأغراض الشرب والزراعة والصناعة؛ مما يهدد الصحة العامة والأمن الغذائي.

وتعتمد الطرق التقليدية لتحلية المياه على الطاقة بشكل مكثف ولها آثار بيئية سلبية، بينما تعد تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية حلاً واعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي، حيث تستفيد من الطاقة الشمسية المتجددة. وعلى الرغم من أن أنظمة «المقطرات» الشمسية لتحلية المياه تعد طريقة مستدامة، فإنها تواجه تحديات مثل الكفاءة المنخفضة التي تتراوح بين 30 و40 في المائة، ومعدلات إنتاج منخفضة للمياه العذبة، بالإضافة إلى التلوث البيئي الناجم عن استخدام مواد تقليدية، مثل المواد ذات التغير الطوري.

ألياف طبيعية

واستعرضت دراسة مرجعية أجراها باحثون مصريون، إمكانية استخدام الألياف الطبيعية بوصفها وسيلة مستدامة لتعزيز أداء الأنظمة الشمسية لتحلية المياه. وتتميز الألياف الطبيعية، المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية متاحة في المناطق النائية، بكونها بديلاً منخفض التكلفة، وقابلة للتحلل الحيوي، ومتعددة الاستخدامات.

ووفق النتائج المنشورة بعدد نوفمبر (تشرين الثاني) بدورية (Solar Energy)، يمكن للألياف الطبيعية مثل القطن، وقش الأرز، وألياف شجرة الموز، ونبات السيزال، وقش الخيزران، تحسين الأداء من خلال توفير الهيكل المسامي من أجل ترشيح المياه، وإزالة الشوائب، وتعزيز نقل الحرارة.

يقول الدكتور محمد عجيزة، الباحث الرئيسي للدراسة بقسم الهندسة الميكانيكية في جامعة كفر الشيخ، إن الألياف الطبيعية توفر حلاً مستداماً لتحسين كفاءة تحلية المياه بالطاقة الشمسية مع تقليل الأثر البيئي، لأنها تتميز بالتحلل البيولوجي، ما يجعلها خياراً جذاباً لتعزيز كفاءة الأنظمة الشمسية في المناطق التي تفتقر إلى الموارد.

وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن الألياف الطبيعية توفر امتصاصاً عالياً للإشعاع الشمسي؛ مما يُحسّن الاحتفاظ بالحرارة ويزيد معدلات التبخر، كما تعزز الكفاءة الحرارية والعزل وتقلل الفاقد الحراري؛ مما يزيد من كفاءة التكثيف بفضل مساحتها السطحية الكبيرة، فيما تُسهّل خصائصها نقل المقطر الشمسي، وتوزيعه في المناطق النائية، حيث تقلل من الوزن الإجمالي له.

تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية تعد حلا ًواعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي (جامعة واترلو)

تقييم الأداء

أثبتت الدراسة أن الألياف الطبيعية تتمتع بقدرة استثنائية على امتصاص المياه تصل إلى 234 في المائة، بالإضافة إلى خصائصها الحرارية المميزة؛ مما يتيح استخدامها بوصفها مواد عازلة أو ممتصة أو موصلة للحرارة في الأنظمة الشمسية. ويسهم ذلك في تحسين عمليات التبخير والتكثيف. وتعمل هذه الألياف على تعزيز نقل الحرارة وتقليل فقد الطاقة؛ مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة بنسبة 15 في المائة. كما وجد الباحثون أن هذه الألياف أثبتت قدرتها على زيادة إنتاجية المياه العذبة بشكل ملحوظ، حيث حققت زيادة تصل إلى 123.5 في المائة مع قشور الجوز الأسود، و126.67 في المائة مع مزيج من ألياف النباتات التي تنمو في البرك والمستنقعات وألياف السيزال.

وبالمقارنة مع المقطرات التقليدية، حققت بعض الألياف زيادة ملحوظة في إنتاج المياه العذبة، مثل نشارة الخشب وقش الأرز (62 في المائة)، واللوف الأسود (77.62 في المائة)، وألياف السيزال (102.7 في المائة)، والقماش القطني (53.12 في المائة)، وألياف النخيل (44.50 في المائة)، وألياف الكتان (39.6 في المائة).

وحددت الدراسة أبرز مميزات التوسع في استخدام الألياف الطبيعية في تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية، مثل وفرة الموارد الشمسية والمساحات الواسعة لتركيب الأنظمة، بالإضافة لكون الألياف خياراً مستداماً. كما تدعم زيادة استنزاف الموارد المائية العالمية، ونمو السكان، وزيادة الوعي بتغير المناخ الحاجة الملحة لهذه التكنولوجيا.

في المقابل، أشار الباحثون إلى تحديات تواجه هذه التقنيات، منها قلة الاستثمارات في الطاقة المتجددة، والوعي المحدود بفوائد أنظمة التحلية الشمسية، بالإضافة إلى قلة الانتشار والعوائق التجارية مقارنة بالتقنيات التقليدية، والاختلافات في سياسات الطاقة بين الدول، ما يؤثر على إمكانية توسيع نطاق استخدامها.

وأوصى الباحثون بإجراء مزيد من الأبحاث لتحسين تركيبات الألياف الطبيعية، واستكشاف بدائل قابلة للتحلل الحيوي لتقليل الأثر البيئي. وأكدوا أهمية إجراء تقييمات شاملة لتقنيات التحلية الشمسية لتحقيق أقصى تأثير ممكن وتلبية الاحتياجات الزائدة للمياه بشكل مستدام؛ مما يسهم في دعم الأمن المائي، وتعزيز القدرة على التكيف مع التغيرات المناخية.