قمل الرأس يساعد على كشف تاريخ الهجرات البشرية

علامة جيدة لدراسة اختلاط الشعوب

قمل الرأس يساعد على كشف تاريخ الهجرات البشرية
TT

قمل الرأس يساعد على كشف تاريخ الهجرات البشرية

قمل الرأس يساعد على كشف تاريخ الهجرات البشرية

أظهرت دراسة حديثة أن فحص قمل الرأس يمكن أن يكون وسيلة فعالة لفهم الزمان الذي وصل فيه الأوروبيون إلى الأميركتين، وأن الاختلافات الجينية بين قمل رؤوس الأوروبيين وتلك التي وُجدت في قمل رؤوس السكان الأصليين في الأميركتين تمكّن من تحديد فترة الانتقال من سيادة القمل الأصلي إلى القمل الذي جلبه الأوروبيون.

كما يُظهر هذا الأسلوب إمكان استخدامه في دراسة الشعوب الأصلية في شرق البحر الأبيض المتوسط، لتفحص التأثيرات التاريخية والبيولوجية للهجرات القديمة في تلك المنطقة.

تباين جيني لأنواع القمل

وفي دراسة نُشرت في 8 نوفمبر (تشرين الثاني) 2023 في مجلة «بلوس وان (PLOS ONE Public Library of Science)»، قام الباحثون برئاسة مارينا أسكونس عالمة الأحياء الجزيئية في قسم أمراض النبات بمعهد مسببات الأمراض الناشئة بجامعة فلوريدا الأميركية وزملائها، بدراسة التباين الجيني في قمل الرأس من جميع أنحاء العالم.

ووجد الباحثون علامات على رابط جيني بين قمل الرأس (Pediculus humanus capitis) في آسيا وفي أميركا الوسطى، ما قد يشكّل علامة على زمن وصول الإنسان القديم إلى قارتي أميركا الشمالية والجنوبية. إذ يبدو أن الحامض النووي «دي إن إيه (DNA)» للقمل يعكس بدقة الجدول الزمني المعروف لتداخل المستوطنين الأوروبيين مع السكان الأصليين في الأميركيين. وهذا دليل على أن قمل الإنسان يمكن أن يصبح علامة جيدة لتطور وهجرة الإنسان.

حشرة متطفلة

يتشبث قمل الرأس بالشعر، ويتغذى على الدم من فروة الرأس. وقد اشتكى الناس في جميع أنحاء العالم من القمل منذ آلاف السنين نظراً لأن قمل الرأس لا يمكن أن ينتشر إلا بين البشر، أي إنه لا ينتقل من الحيوان إلى الإنسان، وبذلك فهو مؤشر جيد لتتبع الهجرات البشرية.

وقد أثبت العلماء في الماضي أن التوزيع العالمي لسلالات القمل يعكس الحركات السكانية الماضية والمعاصرة، كما أجروا دراسات مماثلة على طفيليات أخرى مثل بق الفراش، وعدد من مسببات الأمراض مثل السل والبكتيريا المسؤولة عن الطاعون، أو ما يسمى الموت الأسود.

ومن خلال العمل مع زملائها في الأرجنتين والمكسيك ودول أخرى سعت الباحثة مارينا أسكونس إلى معرفة ما إذا كانت العلامات الجينية في القمل يمكنها تتبع الاتصالات التاريخية بين مضيفيها من البشر. وتكمن الفكرة في أنه «عندما تعيش مجموعات من الناس على مقربة من بعضهم بعضاً فإنهم سيتشاركون في طفيلياتهم، أي إن القمل أو الطفيليات الأخرى سوف تنتقل بينهم»، كما يقول ديفيد ريد، أحد المشاركين في الدراسة الباحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه في «مختبر عالم الوراثة» بجامعة فلوريدا الذي كان يبحث في العلاقات الجينية بين الثدييات وطفيلياتها.

تنوع وراثي لمئات الحشرات

وقد جمع الباحثون 274 من القمل من جميع أنحاء العالم، بما في ذلك عدد قليل منه جمعوه بأنفسهم من المدارس في المكسيك والأرجنتين. وقاموا بوضع تسلسل الحامض النووي للحشرات، وحددوا أجزاء قصيرة ومتكررة تعرف باسم «المايكروساتلات (microsatellites)». والمايكروساتلات هي مجموعة من القطع القصيرة والمتكررة في الحامض النووي تُستخدم لتحديد وتحليل مناطق محددة من الحامض النووي.

وفي هذا السياق فإن تتبع التسلسل يشير إلى عملية تحديد ترتيب النوكليوتيدات (الآدينين والثايمين والسيتوزين والجوانين) التي تشكّل المواد الوراثية للحشرات، إذ يمكن أن يوفر تحليل هذه المايكروساتلات تفاصيل رؤى حول التنوع الوراثي وهيكل توزع السكان. وغالباً ما تُستخدم هذه القطع المتكررة في الدراسات الوراثية لفهم التنوع الوراثي للسكان. وقد ورثها القمل الذي يشترك في هذه الأجزاء من سلف مشترك مما أعطى الباحثين أداة لتصنيف الطفيليات إلى عائلات وثيقة الصلة.

وقد أشارت مجموعة من «المايكروساتلات» إلى وجود صلة وراثية بين القمل في آسيا وأميركا الوسطى، مما يعكس الهجرة الأولية للناس من شرق آسيا إلى الأميركتين.

وهناك مجموعة أخرى ترتبط بقمل الرأس من الأميركتين وأوروبا، واستناداً إلى مدى سرعة تكاثر القمل وتراكم الطفرات الجينية التي تؤدي إلى «المايكروساتلات» يمكن للباحثين تقدير متى قد يكون قمل السكان الأصليين الأميركيين قد تهجّن مع القمل الأوروبي.

والإجابة التي حصلوا عليها والأكثر ترجيحاً كانت قبل نحو 500 عام، أي خلال فترة الاستعمار الأوروبي، وهي دليل على مفهوم أن القمل البشري يعد علامات جيدة للتطور البشري والهجرة، وأن الحامض النووي للقملة ينعكس في تاريخنا.

تقول أليخاندرا بيروتي، عالمة الأحياء اللافقارية بجامعة ريدينغ في المملكة المتحدة والمتخصصة في القمل، إن تحديد تسلسل الجينوم الكامل للحشرات سيوفر للعلماء وسائل أكثر موثوقية لتحديد العلاقة بين مجموعات القمل وكذلك مطابقة تلك المجموعات مع التجمعات البشرية في الماضي والحاضر. بينما يشير ميكيل وينثر بيدرسن، عالم البيئة القديمة الجزيئية بجامعة كوبنهاغن في الدنمارك الذي لم يشارك في الدراسة، إلى أن إحدى المزايا المحتملة للقمل بوصفه إحدى علامات الهجرة البشرية، هي أن الطفيليات يمكنها التهجين حتى لو لم يفعل ذلك مضيفها البشري، وبالتالي فإن الجينات المشتركة للقمل يمكن أن تسلط الضوء على الحالات التي اجتمعت فيها مجموعات من الناس ربما لتجارة السلع، ولكن لم يخلفوا بعدهم أية ذرية.


مقالات ذات صلة

تنبؤات المستقبل... التاريخ يثبت صعوبة طرحها

علوم مسيرة الإنسان نحو المستقبل... اتجاهات وتوجهات مبهمة

تنبؤات المستقبل... التاريخ يثبت صعوبة طرحها

قبل 50 عاماً ظهرت توقعات الحرب النووية والطفرة السكانية التي ستتجاوز قدرة الكوكب على إطعام سكانه.

«الشرق الأوسط»
علوم جدل علمي حول عدد القارات

جدل علمي حول عدد القارات

تقسيم القارات إلى «ثقافي» أكثر منه «علمياً»

يوميات الشرق آفاق العلم شاسعة (رويترز)

أحفورة عمرها 237 مليون عام تُضيء على صعود الديناصورات

يعتقد علماء أنّ حفرية من أقدم الحفريات على الإطلاق ربما تساعد في تفسير ظهور الديناصورات. فماذا في التفاصيل؟

«الشرق الأوسط» (لندن)
الاقتصاد مبنى «الاحتياطي الفيدرالي» في واشنطن (رويترز)

تضارب الآراء في «الفيدرالي» بشأن وتيرة خفض الفائدة

لم يكن هناك إجماع كامل في «الاحتياطي الفيدرالي» عندما صوت الأسبوع الماضي لتخفيض أسعار الفائدة بمقدار نصف نقطة مئوية، حيث اعترض صانع سياسة واحد.

«الشرق الأوسط» (واشنطن )
يوميات الشرق أصابع روبوتية تعيد حاسة اللمس للمصابين بفقدان الإحساس

أصابع روبوتية تعيد حاسة اللمس للمصابين بفقدان الإحساس

تمكن باحثون في جامعة كلية لندن (UCL) من تحقيق اختراق علمي جديد قد يُحدِث تحولاً كبيراً في علاج الأشخاص الذين يعانون فقدان حاسة اللمس، مثل مرضى متلازمة النفق…

«الشرق الأوسط» (لندن)

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة
TT

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

ابتكر أليكس ويلشكو، مؤسس شركة الذكاء الاصطناعي «أوسمو»، وفريقه نسخة «ألفا» من جهاز خيالي بحجم حقيبة الظهر مزودة بمستشعر شمّ يستخدم الذكاء الاصطناعي لتحديد المنتجات المقلدة من خلال تحليل تركيبها الكيميائي.

وأقامت شركة «أوسمو» (Osmo) شراكة مع منصات إعادة بيع الأحذية الرياضية لإظهار أن اختبار الشم عالي التقنية قادر على تحديد المنتجات المزيفة بدرجة عالية من الدقة.

الجزيئات المتطايرة تحدد الرائحة

كل شيء في العالم له رائحة، من الملابس إلى السيارات إلى جسمك. هذه الروائح هي جزيئات متطايرة، أو كيمياء «تطير» من تلك الأشياء وتصل إلى أنوفنا لتخبرنا بالأشياء. ويختبر الإنسان ذلك بوعي ووضوح عندما يكون هناك شيء جديد قرب أنفه، مثل شم سيارة جديدة أو زوج من الأحذية الرياضية. لكن حتى عندما لا تلاحظ الروائح، فإن الجزيئات موجودة دائماً.

رائحة المنتجات المقلَّدة

الأحذية المقلدة لها رائحة مختلفة عن الأحذية الحقيقية. إذ لا تختلف الأحذية الرياضية الأصلية والمقلدة في المواد، فحسب، لكن في التركيب الكيميائي. حتى الآن، اعتمدت شركات مثل «استوكس» (StockX) على اختبارات الشم البشري والفحص البصري لتمييز الأصالة - وهي عملية تتطلب عمالة مكثفة ومكلفة. وتهدف التقنية الجديدة إلى تبسيط العملية.

خريطة تحليل الفوارق اللونية

تدريب الذكاء الاصطناعي على الاختلافات الجزيئية

ووفقاً لويلشكو، درَّب فريقه «الذكاء الاصطناعي باستخدام أجهزة استشعار شديدة الحساسية للتمييز بين هذه الاختلافات الجزيئية».

وستغير هذه التكنولوجيا كيفية إجراء عمليات التحقق من الأصالة في الصناعات التي تعتمد تقليدياً على التفتيش اليدوي والحدس. وتهدف إلى رقمنة هذه العملية، وإضافة الاتساق والسرعة والدقة.

20 ثانية للتمييز بين المزيف والحقيقي

ويضيف أن آلة «أوسمو» تستغرق الآن نحو 20 ثانية للتمييز بين المنتج المزيف والحقيقي. وقريباً، كما يقول، ستقل الفترة إلى خمس ثوانٍ فقط. وفي النهاية، ستكون فورية تقريباً.

تم بناء أساس التقنية على سنوات من العمل المخبري باستخدام أجهزة استشعار شديدة الحساسية، كما يصفها ويلشكو، «بحجم غسالة الأطباق»، ويضيف: «تم تصميم أجهزة الاستشعار هذه لتكون حساسة مثل أنف الكلب، وقادرة على اكتشاف أضعف البصمات الكيميائية».

وتعمل هذه المستشعرات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، وتجمع باستمرار البيانات حول التركيب الكيميائي لكل شيء من البرقوق والخوخ إلى المنتجات المصنعة»، كما يوضح ويلشكو.

خريطة الرائحة الرئيسية

تشكل البيانات التي تم جمعها العمود الفقري لعملية تدريب الذكاء الاصطناعي الخاصة بالشركة، والتي تساعد في إنشاء فهم عالي الدقة للروائح المختلفة ومنحها موقعاً في نظام إحداثيات يسمى خريطة الرائحة الرئيسية.

إذا كنت على دراية بكيفية ترميز ألوان الصورة في الصور الرقمية، فان الطريقة تعمل بشكل مماثل. إذ تقريباً، يتوافق لون البكسل مع مكان على خريطة RGB، وهي نقطة في مساحة ثلاثية الأبعاد بها إحداثيات حمراء وخضراء وزرقاء.

تعمل خريطة الرائحة الرئيسية بشكل مشابه، باستثناء أن الإحداثيات في تلك المساحة تتنبأ بكيفية ورود رائحة مجموعات معينة من الجزيئات في العالم الحقيقي. يقول ويلشكو إن هذه الخريطة هي الصلصة السرية لشركة «أوسمو» لجعل الاختبار ممكناً في الوحدات المحمولة ذات أجهزة استشعار ذات دقة أقل وحساسة تقريباً مثل أنف الإنسان.

من المختبر إلى الأدوات اليومية

يقول ويلشكو إنه في حين أن أجهزة الاستشعار المحمولة أقل حساسية من وحدات المختبر، فإن البيانات المكثفة التي يتم جمعها باستخدام أجهزة الاستشعار عالية الدقة تجعل من الممكن إجراء اكتشاف فعال للرائحة. مثل الذكاء الاصطناعي لقياس الصورة القادر على استنتاج محتويات الصورة لإنشاء نسخة بدقة أعلى بناءً على مليارات الصور من نموذجه المدرب، فإن هذا يحدث بالطريقة نفسها مع الرائحة. تعدّ هذه القدرة على التكيف أمراً بالغ الأهمية للتطبيقات في العالم الحقيقي، حيث لا يكون نشر جهاز بحجم المختبر ممكناً.

من جهته، يشير روهينتون ميهتا، نائب الرئيس الأول للأجهزة والتصنيع في «أوسمو»، إلى أن مفتاح عملية التعريف لا يتعلق كثيراً بالروائح التي يمكننا إدراكها، لكن بالتركيب الكيميائي للكائن أو الشيء، وما يكمن تحته. ويقول: «الكثير من الأشياء التي نريد البحث عنها والتحقق من صحتها قد لا يكون لها حتى رائحة محسوسة. الأمر أشبه بمحاولة تحليل التركيب الكيميائي».

وهو يصف اختباراً تجريبياً أجرته الشركة مؤخراً مع شركة إعادة بيع أحذية رياضية كبيرة حقق معدل نجاح يزيد على 95 في المائة في التمييز بين الأحذية المزيفة والأحذية الحقيقية.

إلا أن الطريقة لا تعمل إلا مع الأشياء ذات الحجم الكبير، في الوقت الحالي. ولا يمكن للتكنولوجيا التحقق من صحة الأشياء النادرة جداً التي تم صنع ثلاثة منها فقط، مثلاً.

هذا لأنه، كما أخبرني ويلشكو، يتعلم الذكاء الاصطناعي باستخدام البيانات. لكي يتعلم رائحة طراز جديد معين من الأحذية، تحتاج إلى إعطائه نحو 10 أزواج من الأحذية الرياضية الحقيقية. في بعض الأحيان، تكون رائحة البصمة خافتة لدرجة أنه سيحتاج إلى 50 حذاءً رياضياً أصلياً ليتعلم الطراز الجديد.

خلق روائح جديدة

لا يشم مختبر «أوسمو» الأشياء التي صنعها آخرون فحسب، بل يخلق أيضاً روائح جديدة داخل الشركة باستخدام أنظمة الذكاء الاصطناعي والروبوتات نفسها. أظهر علماء الشركة كيف يعمل هذا بطريقة عملية خلال تجربة أطلقوا عليها اسم مشروع نقل الرائحة. لقد التقطوا رائحة باستخدام مطياف الكتلة للتفريق اللوني الغازي (GCMS)، الذي يحللها إلى مكوناتها الجزيئية ويحمل البيانات إلى السحابة. أصبحت هذه البيانات الملتقطة إحداثيات على خريطة الرائحة الرئيسية. بمجرد رسم الخريطة، يتم توجيه روبوت التركيب في مكان آخر لخلط عناصر مختلفة وفقاً لوصفة الرائحة، وإعادة إنشاء الرائحة الأصلية بشكل فعال.

رائحة مصنّعة لتعريف المنتجات

باستخدام تقنية تصنيع الرائحة نفسها، يتخيل ويلشكو أن «أوسمو» يمكن أن تدمج جزيئات عديمة الرائحة مباشرة في المنتجات بصفتها معرفاتٍ فريدة؛ مما يخلق توقيعاً غير مرئي لن يكون لدى المزورين أي طريقة لاكتشافه أو تكراره. فكر في هذا باعتباره ختماً غير مرئي للأصالة.

وتعمل شركة «أوسمو» على تطوير هذه العلامات الفريدة لتُدمج في مواد مثل الغراء أو حتى في القماش نفسه؛ ما يوفر مؤشراً سرياً لا لبس فيه على الأصالة.

هناك فرصة كبيرة هنا. وكما أخبرني ويلشكو، فإن صناعة الرياضة هي سوق بمليارات الدولارات، حيث أعلنت شركة «نايكي» وحدها عن إيرادات بلغت 60 مليار دولار في العام الماضي. ومع ذلك، تنتشر النسخ المقلدة من منتجاتها على نطاق واسع، حيث أفادت التقارير بأن 20 مليار دولار من السلع المقلدة تقطع هذه الإيرادات. وقد صادرت الجمارك وحماية الحدود الأميركية سلعاً مقلدة بقيمة مليار دولار فقط في العام الماضي في جميع قطاعات الصناعة، وليس فقط السلع الرياضية. ومن الواضح أن تقنية الرائحة هذه يمكن أن تصبح سلاحاً حاسماً لمحاربة المنتجات المقلدة، خصوصاً في أصعب الحالات، حيث تفشل الأساليب التقليدية، مثل فحص العلامات المرئية.

الرائحة هي مفتاح المستقبل

يرى ويلشكو أن النظام جزء من استراتيجية أوسع لرقمنة حاسة الشم - وهو مفهوم بدأ العمل عليه عند عمله في قسم أبحاث «غوغل». إن أساس النظام يكمن في مفهوم يسمى العلاقة بين البنية والرائحة. وتتلخص هذه العلاقة في التنبؤ برائحة الجزيء بناءً على بنيته الكيميائية، وكان مفتاح حل هذه المشكلة هو استخدام الشبكات العصبية البيانية.

إمكانات طبية لرصد الأمراض

إن الإمكانات الطبية لهذه التقنية هي تحويلية بالقدر نفسه. ويتصور ويلشكو أن النظام يمكن استخدامه للكشف المبكر عن الأمراض - مثل السرطان أو السكري أو حتى الحالات العصبية مثل مرض باركنسون - من خلال تحليل التغييرات الدقيقة في رائحة الجسم التي تسبق الأعراض غالباً.

لكنه يقول إنه حذّر بشأن موعد حدوث هذا التقدم؛ لأنه يجب على العلماء أن يحددوا أولاً العلامات الجزيئية لهذه الروائح قبل أن تتمكن الآلة من اكتشاف أمراض مختلفة. وتعمل الشركة بالفعل مع عدد من الباحثين في هذا المجال.

* مجلة «فاست كومباني» - خدمات «تريبيون ميديا»