ميكروبات تربة أميركية تختبر الزراعة في الفضاء

التربة وميكروباتها المعزولة من بروسر بواشنطن اتجهت لمحطة الفضاء الدولية (مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني)
التربة وميكروباتها المعزولة من بروسر بواشنطن اتجهت لمحطة الفضاء الدولية (مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني)
TT

ميكروبات تربة أميركية تختبر الزراعة في الفضاء

التربة وميكروباتها المعزولة من بروسر بواشنطن اتجهت لمحطة الفضاء الدولية (مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني)
التربة وميكروباتها المعزولة من بروسر بواشنطن اتجهت لمحطة الفضاء الدولية (مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني)

اقتطع باحثون عينات صغيرة من تربة مدينة بروسر في مقاطعة واشنطن، لتسافر مع بعض «سكانها» إلى الفضاء، وهو ما حدث بالفعل قبل أيام.
وسافرت التربة مع سكانها من البكتيريا إلى محطة الفضاء الدولية من مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا يوم الجمعة 15 يوليو (تموز) الحالي، حيث سيدرس العلماء ما سيحدث للبكتيريا في بيئة الجاذبية الصغرى لمعرفة المزيد في كيفية عمل المجتمعات الميكروبية في التربة في الفضاء، وهذه معلومات يحتاجها العلماء لزراعة الطعام إما في الفضاء أو على جرم سماوي آخر.
وتسمى التجربة، التي مولتها «ناسا»، «ديناميات الميكروبيوم في الفضاء»، ويتم إجراؤها من قبل باحثين في مختبر شمال غربي المحيط الهادئ الوطني التابع لوزارة الطاقة.
ويتكون المجتمع الميكروبي في التربة التي اتجهت إلى محطة الفضاء الدولية من ثمانية أنواع من البكتيريا، التي عزلها العلماء من موقع ميداني علمي في «بروسر» تديره جامعة ولاية واشنطن، وكانت الميكروبات ضمن حمولة خدمة إعادة الإمداد التجارية إلى محطة الفضاء الدولية.
وسيدرس العلماء كيف تتصرف الميكروبات في الفضاء مقارنة بكيفية تصرفها على الأرض، ولماذا تزدهر بعض الأنواع في ظل ظروف معينة وتكافح في ظل ظروف أخرى، ومن يحتاج إلى شركاء لينمو، ومن قد يكون مستهلكاً؟ وهل ستعمل الميكروبات في الفضاء كما تفعل على الأرض؟ والإجابة عن هذه الأسئلة ستساعد على زراعة الغذاء في الفضاء.
وتقول جانيت جانسون، كبيرة العلماء في التجربة بتقرير نشره أول من أمس الموقع الرسمي لمختبر شمال غربي المحيط الهادئ الوطني: «لا يزال لدينا الكثير لنتعلمه عن كيفية تصرف الكائنات الدقيقة على الأرض، وهناك المزيد من الأسئلة التي تجب معالجتها إذا أردنا زراعة الطعام في الفضاء، على سبيل المثال على سطح القمر أو في مهمة طويلة الأمد إلى المريخ، ومن هذه الأسئلة سنعرف كيف تتصرف الميكروبات في الجاذبية الصغرى، على سبيل المثال».
وتحتاج النباتات إلى ميكروبات مفيدة في التربة لمساعدتها على النمو، ويمكن للميكروبات أن توفر العناصر الغذائية وتحمي النباتات من الجفاف ومن مسببات الأمراض ومن أنواع الإجهاد الأخرى، وفهم كيفية تفاعل الميكروبات أثناء قيامها بذلك هو الخطوة الأولى لبناء مجتمعات الميكروبات، يمكن أن تدعم نمو النباتات في أماكن مثل القمر أو المريخ أو المحطة الفضائية، كما تؤكد جانيت.



فك لغز الحركات البارعة للأخطبوط

تمتلك أذرع الأخطبوط أنظمة عصبية مجزأة لتمكينه من أداء حركات استثنائية (جامعة شيكاغو)
تمتلك أذرع الأخطبوط أنظمة عصبية مجزأة لتمكينه من أداء حركات استثنائية (جامعة شيكاغو)
TT

فك لغز الحركات البارعة للأخطبوط

تمتلك أذرع الأخطبوط أنظمة عصبية مجزأة لتمكينه من أداء حركات استثنائية (جامعة شيكاغو)
تمتلك أذرع الأخطبوط أنظمة عصبية مجزأة لتمكينه من أداء حركات استثنائية (جامعة شيكاغو)

كشفت دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة شيكاغو الأميركية أن الدوائر العصبية التي تتحكم في حركة أذرع الأخطبوطات مجزأة، مما يمنح هذه المخلوقات تحكماً دقيقاً واستثنائياً عبر جميع أذرعها الثماني، وعبر مئات الممصات الموجودة على طول هذه الأذرع، لاستكشاف بيئتها والإمساك بالأشياء والتقاط الفرائس.

ووفق نتائج الدراسة التي نُشرت، الأربعاء، في دورية «نيتشر كومينيكيشين»، تحتوي كل ذراع من أذرع الأخطبوط على نظام عصبي ضخم، مع وجود عدد أكبر من الخلايا العصبية مجتمعة عبر الأذرع الثماني، مقارنة بدماغ الحيوان.

وتتركز هذه الخلايا العصبية في الحبل العصبي المحوري الكبير (ANC)، والذي يتعرج ذهاباً وإياباً أثناء انتقاله من الدماغ إلى أسفل الذراع.

وتتحرك أذرع الأخطبوط ببراعة لا تصدق، فتنحني وتلتف وتتراجع بدرجات لا نهائية من الدقة والحرية تقريباً.

وقال كليفتون راجسديل، أستاذ علم الأعصاب في جامعة شيكاغو والمؤلف الرئيس للدراسة، في بيان صادر الأربعاء: «نعتقد أنها سمة تطورت على وجه التحديد في رأسيات الأرجل ذات الجسم الرخو مع الممصات للقيام بهذه الحركات الشبيهة بحركات الديدان».

ويمكن للأخطبوطات أن تتحرك وتغير شكل ممصاتها بشكل مستقل. كما أن الممصات مليئة بمستقبلات حسية تسمح للأخطبوط بتذوق وشم الأشياء التي يلمسها -مثل الجمع بين اليد واللسان والأنف.

درست كاسادي أولسون، وهي طالبة دراسات عليا في علم الأعصاب الحاسوبي والتي قادت الدراسة، بنية الحبل العصبي المحوري واتصالاته بالعضلات في أذرع الأخطبوط ذي البقعتين الكاليفورني (Octopus bimaculoides)، وهو نوع صغير موطنه المحيط الهادئ قبالة ساحل كاليفورنيا.

وكانت هي والباحثة المشاركة بالدراسة جريس شولتز، وهي طالبة دراسات عليا في علم الأحياء التنموي والتجديدي والخلايا الجذعية، تحاولان النظر إلى المقاطع العرضية الدائرية الرقيقة للأذرع تحت المجهر، لكن العينات استمرت في السقوط من الشرائح. لقد جربوا شرائح طولية من الذراعين وكان حظهم أفضل، مما أدى إلى اكتشاف غير متوقع.

تمتلك الأخطبوطات ثماني أذرع ومئات الممصات على طول هذه الأذرع (جامعة شيكاغو)

وباستخدام العلامات الخلوية وأدوات التصوير لتتبع البنية والاتصالات بين أجزاء الحبل العصبي المحوري الكبير، رأوا أن أجسام الخلايا العصبية كانت معبأة في أعمدة تشكل أجزاء، مثل الأنبوب المموج. يتم فصل هذه الأجزاء عن طريق فجوات تسمى الحواجز، حيث تخرج الأعصاب والأوعية الدموية إلى العضلات القريبة. وتتصل الأعصاب من أجزاء متعددة بمناطق مختلفة من العضلات، مما يشير إلى أن هذه الأجزاء تعمل معاً في وحدة واحدة متسقة للتحكم في الحركة.

قالت أولسون: «بالنظر إلى هذا من منظور دراسات النمذجة الحاسوبية، فإن أفضل طريقة لإعداد نظام تحكم لهذه الذراع الطويلة والمرنة للغاية هي تقسيمها إلى أجزاء أصغر».

وأوضحت: «ولكن يجب أن يكون هناك نوع من الاتصال بين الأجزاء، مما يساعد في تنعيم أداء تلك الحركات بهذا الشكل الفريد».

وتشير النتائج إلى أن «الجهاز العصبي ينشئ خريطة مكانية أو طبوغرافية لكل ممص». ويعتقد الباحثون أن هذه «الخريطة الماصة»، كما أطلقوا عليها، «تسهل هذه القدرة الحسية الحركية المعقدة».

ولمعرفة ما إذا كان هذا النوع من البنية شائعاً بين رأسيات الأرجل ذات الجسم الرخو الأخرى، درسوا أيضاً نوعاً آخر شائعاً في المحيط الأطلسي من أنواع الحبار الساحلي طويل الزعانف، والذي يحتوي على ثماني أذرع ذات عضلات وممصات مثل الأخطبوط.

وفي حين انفصلت الأخطبوطات والحبار عن بعضهما البعض منذ أكثر من 270 مليون سنة، وفق نتائج دراسات التطور، فإن التشابهات في كيفية تحكمهما في أجزاء من أطرافهما باستخدام الممصات -والاختلافات في الأجزاء التي لا تفعل ذلك- تُظهر كيف يمكن التطور دائماً من إيجاد أفضل الحلول.

وهو ما علق عليه راجسديل: «إن الكائنات الحية التي تمتلك هذه الزوائد الممتلئة بالممصات والتي تتحرك مثل الديدان تحتاج إلى نوع مناسب من الجهاز العصبي. وقد تطورت لرأسيات الأرجل بنية مقطعية تختلف تفاصيلها وفقاً لمتطلبات بيئاتها».