مسحوق مغناطيسي جديد لالتقاط الميكروبلاستيك من المياه

لتفادي دخوله السلسلة الغذائية

مسحوق مغناطيسي جديد لالتقاط الميكروبلاستيك من المياه
TT

مسحوق مغناطيسي جديد لالتقاط الميكروبلاستيك من المياه

مسحوق مغناطيسي جديد لالتقاط الميكروبلاستيك من المياه

عندما تتفكّك النفايات البلاستيكية إلى أجزاء صغيرة جداً - بعرضٍ أقلّ من واحد ميكرومتر؛ أي ألف مرّة أرقّ من الشعرة البشرية - يصبح من المستحيل رصدها في معامل معالجة المياه. ولكنّ باحثين نجحوا أخيراً في تطوير مادّة جديدة قادرة على التقاط هذه الأجزاء والتخلّص منها قبل وصولها إلى مياه الأنهار والمحيطات ودخولها في السلسلة الغذائية.
تأتي هذه المادّة، التي صُمّمت على شكل مسحوق مصنوع من نفايات معادة التدوير، بهيكل نانوي الحجم مصمّم لالتقاط البلاستيك غير المرئي. تقول نيكي إشتياغي، الأستاذة بالهندسة الكيميائية في «جامعة المعهد الملكي للتكنولوجيا» في ملبورن والتي تقود فريق البحث الذي طوّر هذه التقنية: «إنّها مادّة مسامية بسطحٍ مميّز يتفاعل مع اللدائن الصغيرة (الميكرو بلاستيك)». تستطيع المادّة أيضاً التقاط الملوّثات، فضلاً عن أنّ طبيعتها المغناطيسية تتيح رفعها بسهولة من المياه بعد الاستخدام.
وتشرح إشتياغي أنّ معامل معالجة المياه تملك اليوم القدرة على ترشيح أجزاء الميكروبلاستيك الكبيرة، ولكنّ الأجزاء الصغيرة تفلت منها، لافتةً إلى أنّ «كمية كبيرة من اللدائن الصغيرة تصل إلى الخلجان والمحيطات بسبب نقص معدّات الرصد المناسبة والتقنيات القادرة على التخلّص من أجزاء الميكروبلاستيك الصغيرة (أصغر من 1 ميكرومتر)». عندما يصل البلاستيك إلى المجاري المائية، يعمد إلى امتصاص الملوّثات الأخرى، ومن ثمّ تأكله الحيوانات المائية، وهكذا يصل البلاستيك والملوّثات الأخرى إلى السلسلة الغذائية. وكانت دراسة أجريت العام الماضي في كندا قد وجدت أنّ 99 في المائة من عيّنات الأسماك المستخدمة فيها تحتوي على جزيئة واحدة من الميكروبلاستيك في الأقلّ، وأنّ التركيز الأعلى لهذه البلاستيكيات ظهر لدى الأسماك الصغيرة.
رُصدت جزيئات الميكروبلاستيك أيضاً في ملح البحر، والمياه المعبّأة، والفواكه والخضراوات، واللحوم المعلّبة... وفي أنواعٍ أخرى من الأطعمة، حتّى إنّها رُصدت في البشر على نحوٍ غير مفاجئ؛ إذ سُجّل في هذا العام توثيق لجزيئات الميكروبلاستيك في الدم البشري للمرّة الأولى. لم يتضح بعد معنى وتأثير هذا الأمر على الصحة البشرية، علماً بأنّ دراسات سابقة كانت قد أظهرت أنّ أصغر أجزاء الميكروبلاستيك تبقى في الجسم ويمكن أن تكون سبباً في أمراض المناعة الذاتية، والسرطان، والعقم، ومشكلات جديّة أخرى.
لا تستطيع المرشحات التقليدية المستخدمة لتنظيف البلاستيك التقاط الأجزاء البلاستيكية الصغيرة، ولا حتّى المرشحات نانوية الحجم المصمّمة لهذه الغاية. وأيضاً؛ تتسبّب تقنيات التنظيف التي تسرّع تفكّك البلاستيك في تسرّب ملوّثات أخرى إلى المياه، فضلاً عن أنّها لا تزال تفتقر إلى السرعة التي تحتاجها معامل معالجة المياه. ولكنّ هذه التقنية الجديدة قادرة على إعطاء نتيجة في ساعة واحدة، وفق الباحثين، ليُصار بعدها إلى إعادة تدوير البلاستيك الذي التقطته.
يبحث فريق إشتياغي حالياً عن شركاء تجاريين لتوسيع نطاق التقنية. ولكن يجب ألّا ننسى أنّ هذا المسحوق المغناطيسي الجديد لن يحلّ إلا جزءاً من المشكلة حتّى ولو أظهر فاعلية عالية؛ لأنّ المحيطات مليئة باللدائن الصغيرة، وعلى الرغم من أن هذه المادّة قد تكون فعالة نظرياً في الطبيعة، فإنه لم يتّضح بعد كيف ستكون نتائج استخدامها على أرض الواقع. يبقى التحدّي الأكبر في إيجاد وسيلة لإنهاء تدفّق النفايات البلاستيكية الجديدة في المرتبة الأولى، وليس فقط القطع الكبيرة منها كالأغلفة ومخلفات التعليب؛ بل أيضاً النفايات الأقلّ شعبية كالألياف البلاستيكية الدقيقة التي تفرزها الملابس أثناء الغسل.
* «فاست كومباني» - خدمات «تريبيون ميديا»


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)

طفرات جينية تضع البروتينات في مواقع خاطئة

رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة
رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة
TT

طفرات جينية تضع البروتينات في مواقع خاطئة

رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة
رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة

توصل فريق بحثي دولي بقيادة جامعة «تورنتو» ومعهد «برود» التابع لمعهد «ماساتشوستس للتكنولوجيا» وجامعة «هارفارد» الولايات المتحدة، إلى وضع خريطة رائدة واسعة النطاق توضح بالتفصيل كيف تؤثر الطفرات الجينية في موقع البروتينات داخل الخلايا.

مواقع خاطئة للبروتينات

وطوَّر الفريق طريقة تصوير عالية الإنتاجية لتقييم تأثير ما يقرب من 3500 طفرة على مواقع البروتينات. ووجد أن ما يقرب من واحدة من كل ست طفرات مسبِّبة للأمراض تؤدي إلى وضع البروتينات في مكان خاطئ في الخلية.

وقالت جيسيكا لاكوست، المؤلفة المشاركة في الدراسة من مركز «دونيلي للأبحاث الخلوية والجزيئية الحيوية» بجامعة «تورنتو» كندا، في الدراسة المنشورة في مجلة «Cell» في 30 سبتمبر (أيلول) 2024، إن الباحثين قادرون على تحديد هذه الطفرات في المرضى في العيادة لكن ليست لديهم أي فكرة عن عواقبها على العمليات الخلوية.

تأثير الطفرات على توطين البروتين

كان العلماء منذ فتره يدركون أن الطفرات يمكن أن تؤثر في استقرار البروتين أو تفاعلاته مع البروتينات الأخرى ضمن الخلية، ومع ذلك اكتشف الفريق أن عدداً مفاجئاً من الطفرات يعطل موقع البروتين بسبب ضعف الاستقرار وعدم القدرة على تكامل تلك البروتينات في الأغشية الخلوية.

وهناك عدة طرق يمكن أن تؤثر بها الطفرات الجينية على البروتينات المنتجة في الخلية، إذ يمكن أن تقلل من استقرارها الإجمالي عن طريق إضعاف قدرتها على الطي، أو تغيير تفاعلاتها مع البروتينات الأخرى، أو تعطيل حركتها إلى مناطق مختلفة من الخلية.

وقد تمت دراسة التأثيرين الأولين بشكل جيد إلى حد ما إلا أنه لا يُعرف الكثير عن التأثير الثالث او حركتها في الخلية. لذا فإن تحسين فهمنا لتأثير الطفرات على توطين البروتين أمر ضروري لتوضيح الدور الحاسم لهذا الخلل في مجموعة واسعة من الأمراض البشرية.

طي البروتين بشكل خاطئ

طي البروتين هو عملية فيزيائية يتخذ فيها البروتين بنية ثلاثية الأبعاد طبيعية تمكِّنه من أداء وظيفة بيولوجية محددة. والبروتينات عموماً هي الأداة المنفِّذة لجميع الوظائف في الكائنات الحية، إذ إن أي وظيفة في جسم الإنسان -من تحفيز التفاعلات الكيميائية إلى مقاومة العدوان الخارجي- هي نتيجة لعمل البروتينات.

وفي السنوات الأخيرة اكتشف العلم أن طي البروتينات بشكل خاطئ يمكن أن يسبب بعض الأمراض. وأصبحت العلاقة بين طي البروتين بشكل خاطئ وحدوث المرض جبهة جديدة للأبحاث في علم الأحياء الجزيئي حيث يتم تقديم نظام «مراقبة الجودة» في الخلايا الذي يضمن الوظيفة الطبيعية للبروتينات مع التركيز على مراقبة الجودة بعد توليدها وبين القضايا المتعلقة بطي البروتين بشكل خاطئ.

البروتينات المتحولة

وباستخدام التصوير عالي الإنتاجية والتحليل الحسابي قارن الباحثون مسارات البروتينات المتحولة بتلك التي تسلكها البروتينات العادية عبر العضّيات organelles (هي الأجزاء أو الأجسام الحية الموجودة في سيتوبلازم الخلية بشكل عام) المختلفة. وأظهرت هذه الخريطة المرئية كيف يمكن للطفرات أن تغير حركة البروتينات داخل الخلايا، ما يسهم في شدة المرض.

وعلى سبيل المثال تؤدي الطفرة الشائعة في التليف الكيسي Cystic fibrosis (هو اضطراب وراثي يسبب أضراراً بالغة في الرئتين والجهاز الهضمي وأعضاء أخرى في الجسم) إلى توطين البروتين بشكل خاطئ في الشبكة الإندوبلازمية Endoplasmic reticulum ‏(هي عضية خلوية تتكون من شبكة مترابطة من النبيبات والحويصلات والأكياس الغشائية المسطحة ترتبط في مناطق معينة بالغشاء البلازمي ومع الغشاء النووي في مناطق أخرى) بدلاً من الوصول إلى سطح الخلية، وهو الموقع الصحيح لعمله.

وظهر أن العلاجات التي تصحح مثل هذا التوطين الخاطئ تعمل بالفعل على تحسين علاج التليف الكيسين مما يشير إلى أن استراتيجيات مماثلة يمكن أن تساعد على إدارة أمراض أخرى مرتبطة بسوء وضع البروتين.

واحدة من كل 6 طفرات مسببة للأمراض تؤدي إلى وضع البروتينات في مكان خاطئ

سوء توطين البروتين

وتوقع الباحثون أن تكون البروتينات في تلك المواقع الخاطئة، بسبب الاضطرابات في تفاعلاتها مع البروتينات الأخرى أو في إشارات النقل التي توجهها عادةً إلى الموقع الصحيح. لكنهم فوجئوا عندما علموا أن العوامل الرئيسية وراء البروتينات الخاطئة كانت في الواقع انهيار استقرار البروتين وفقدان قدرته على التكامل في الأغشية.

وفي حين أن سوء توطين البروتين ليس مفهوماً بنفس الدرجة مثل فقدان استقرار البروتين العام أو التفاعلات المتغيرة مع البروتينات الأخرى إلا أنه يحدث بنفس القدر تقريباً.

وتتسبب الطفرة الأكثر شيوعاً المرتبطة بالتليف الكيسي في وصول البروتين المصاب إلى الشبكة الإندوبلازمية للخلية، إذ يبقى هناك بدلاً من الانتقال إلى موقعه الصحيح على سطح الخلية. وتُستخدم حالياً علاجات دوائية تعزز النقل السليم للبروتين المتحور في العيادة لمعالجة هذه المشكلة وتحسين أعراض المرضى.

كما يمكن أن ينشأ سوء توطين البروتين أيضاً من الإجهاد المزمن للعضيات وهو أمر شائع في كثير من الأمراض بما في ذلك تلك التي تشتمل على طي البروتين بشكل خاطئ.

وأظهرت الأبحاث الحديثة أن الطفرات الجزئية لفقدان الوظيفة في مسارات التحكم في جودة البروتين ترتبط بحدوث التنكس العصبي في كلٍّ من البشر والنماذج الحيوانية. على الرغم من أن الآليات لا تزال غير واضحة، لكن مع تطوير الباحثين أساليب أكثر دقة لتتبع توطين البروتين قد يصبح من الممكن التحقيق في كيفية تغير تنظيم البروتين الخلوي في الأمراض المرتبطة بالعمر أو من خلال عمليات الشيخوخة الطبيعية، خصوصاً أن ازدياد عدد السكان المسنين من شأنه أن يزيد من عدد الأفراد الذين يعانون مثل هذه الأمراض مثل ألزهايمر ومرض باركنسون.