موجوداتی سرنوشت سازولی ریزتر از غبار

یک جرعه ازجهان دانش

بهارسادات موسوی

[ گزارش ازپژوهش های تازه ]

پلانکتون‌های میکروسکوپی که آب و هوای زمین را تنظیم کرده و اکوسیستم‌های اقیانوسی را حفظ می‌کنند، در یک کمپین آگاهی‌بخشی جدید، در مرکز توجه قرار گرفته‌اند.

کوکولیتوفورها، معماران پلانکتونی کوچک آب و هوای زمین، کربن را جذب می‌کنند، اکسیژن تولید می‌کنند و سوابق زمین‌شناسی از خود به جا می‌گذارند که تاریخچه سیاره ما را شرح می‌دهد. دانشمندان اروپایی در روز جهانی کوکولیتوفور، برای بزرگداشت آن ها با یکدیگر متحد می‌شوند. همکاری جهانی آن ها، تحقیقات پیشگامانه‌ای را در مورد چگونگی ارتباط این موجودات میکروسکوپی با شیمی اقیانوس، تنظیم آب و هوا و ذخیره کربن نمایان می‌کند. هدف این ابتکار، افزایش آگاهی در مورد این است که حتی کوچکترین ساکنان اقیانوس نیز تاثیر بزرگی بر سیاره‌ ما دارند.

به نقل از ساینس‌دیلی، کوکولیتوفورها که از یک دانه غبار کوچک‌تر و به شکل دیسک‌های ریز هستند، ساکنان میکروسکوپی اقیانوس‌ها هستند که تاثیر زیادی بر آب و هوای سیاره دارند. این جلبک‌های کوچک، کربن را از آب دریا حذف، اکسیژن آزاد و صفحات ظریفی ایجاد می‌کنند که در نهایت به کف اقیانوس فرو می‌روند. با گذشت زمان، این صفحات، لایه‌های گچ و سنگ آهک را تشکیل می‌دهند که تاریخ آب و هوای زمین را ثبت می‌کنند. اکنون، پنج مؤسسه تحقیقاتی اروپایی از تلاش جدیدی برای تعیین روز ۱۰ اکتبر به عنوان روز جهانی کوکولیتوفور خبر دادند و توجه را به سهم حیاتی این موجودات در تنظیم کربن، تولید اکسیژن و سلامت اکوسیستم‌های دریایی که حیات را در زمین حفظ می‌کنند، جلب کردند.

کوکولیتوفورها اگرچه فوق‌العاده کوچک هستند، اما از مؤثرترین تنظیم‌کننده‌های طبیعی کربن زمین هستند. آن ها هر ساله بیش از ۱.۵ میلیارد تُن کربنات کلسیم تولید می‌کنند و کربن دی‌اکسید را از جو جذب کرده و در رسوبات اعماق دریا ذخیره می‌کنند. آن ها علاوه بر حذف کربن، اکسیژن تولید می‌کنند، شبکه‌های غذایی دریایی را تغذیه می‌کنند و بر تعادل گلخانه‌ای سیاره تاثیر می‌گذارند.

کوکولیتوفورها اغلب بر بخش‌های وسیعی از اقیانوس تسلط دارند، اما تغییرات آب و هوایی، دما، شیمی و ترکیب مواد مغذی آب دریا را تغییر می‌دهند. این تغییرات خطرات جدی برای بقای آن ها و ثبات اکوسیستم‌هایی که به آن ها وابسته هستند، ایجاد می‌کند.

آنچه کوکولیتوفورها را از سایر پلانکتون‌ها متمایز می‌کند، هم نقش آن ها در چرخه جهانی کربن و هم سابقه منحصر به فردی است که از خود به جا می‌گذارند. پروفسور الکس پولتون از مرکز لایل می‌گوید: برخلاف سایر گروه‌ها، آن ها صفحات کربنات کلسیم پیچیده‌ای می‌سازند که نه تنها به جذب کربن دی‌اکسید از جو کمک می‌کند، بلکه آن را به رسوبات عمیق اقیانوس منتقل می‌کند؛ جایی که می‌تواند برای هزاران سال در آنجا محبوس شود. این کانی‌سازی زیستی، سابقه زمین‌شناسی استثنایی از خود به جای می‌گذارد و به ما امکان می‌دهد تا نحوه واکنش آن ها به تغییرات اقلیمی گذشته را مطالعه کنیم و نقش آینده آن ها را بهتر پیش‌بینی کنیم. به طور خلاصه، نقش دوگانه آن ها به عنوان پمپ‌های کربن و بایگانی‌های اقلیمی، آن ها را در درک و مقابله با تغییرات اقلیمی غیرقابل جایگزین می‌کند.

آن ها معماران نامرئی اقیانوس هستند و صفحات کوچکی را می‌سازند که به بایگانی‌های عظیمی از آب و هوای زمین تبدیل می‌شوند. با مطالعه واکنش‌های گذشته و فعلی آن ها به تغییرات اقیانوس می‌توانیم نحوه عملکرد اکوسیستم‌های دریایی را بهتر درک کنیم و بررسی کنیم که چگونه فرآیندهای طبیعی می‌توانند به ما در مقابله با تغییرات اقلیمی کمک کنند.

در مرکز لایل در اسکاتلند، تیم OceanCANDY به رهبری پروفسور الکس پولتون، مطالعه می‌کند که چگونه این پلانکتون‌ها کربن دی‌اکسید را از هوا جذب کرده و آن

را در دریا ذخیره می‌کنند و آزمایش می‌کند که چگونه اقیانوس‌های گرم‌تر و اسیدی‌تر می‌توانند این فرآیند را تغییر دهند. پیش‌بینی‌های رایانه‌ای مقایسه می‌کنند که کدام گونه‌ها این کار را امروز و فردا بهتر انجام می‌دهند.

در نروژ، دانشمندان مرکز تحقیقات NORCE، به رهبری دکتر کایل مایرز و تیمش، داستان زندگی کوکولیتوفورها، نحوه رشد آن ها، گونه‌هایی که آن ها را می‌خورند و ویروس‌هایی که آن ها را آلوده کرده و در نهایت از بین می‌برند را دنبال می‌کنند تا نشان دهند چگونه کربن در اقیانوس حرکت می‌کند. دی‌ان‌ای باستانی در گل و لای کف دریا، دیدگاهی طولانی از تغییرات اقلیمی گذشته را ارائه می‌دهد. دکتر کایل مایرز از NORCE می‌گوید: تعامل کوکولیتوفورها با ویروس‌ها و مصرف‌کننده‌های آن ها مهم است. این پیوندها شبکه‌های غذایی و نحوه ذخیره کربن در اقیانوس را شکل می‌دهند.

در کرواسی، تیم کوکو در مؤسسه روجر بوشکوویچ، چگونگی شکل‌دهی آن ها به چرخه کربن اقیانوس، از تجزیه مواد آلی گرفته تا تعاملات باکتریایی که بر شیمی آب دریا و جذب کربن دی‌اکسید تاثیر می‌گذارند، را مطالعه می‌کنند. دکتر یلنا گودریان می‌گوید: با درک کوکولیتوفورها، ما واقعا موتور زنده تعادل کربن اقیانوس را کشف می‌کنیم. تعامل آن ها با باکتری‌ها نحوه حرکت و تبدیل کربن را تعیین می‌کند که فرآیندهایی هستند که مقیاس میکروسکوپی پلانکتون را به پایداری آب و هوای سیاره ما مرتبط می‌کند.

تعیین یک روز برای کوکولیتوفورها ممکن است یک حرکت کوچک به نظر برسد، اما طرفداران آن معتقدند که می‌تواند تأثیر بزرگی داشته باشد. این می‌تواند به تغییر نحوه نگاه ما به اقیانوس کمک کند. ما اغلب در مورد نهنگ‌ها، صخره‌های مرجانی و کلاهک‌های یخی صحبت می‌کنیم، اما کوکولیتوفورها بخش حیاتی سیستم آب و هوایی سیاره هستند. آن ها به ما یادآوری می‌کنند که کوچکترین موجودات زنده می‌توانند بزرگترین تأثیر را داشته باشند و حیات میکروسکوپی نقش مهمی در شکل دادن به آینده سیاره ما ایفا می‌کند. کمپین تعیین ۱۰ اکتبر به عنوان روز جهانی کوکولیتوفور، فراخوانی برای اقدام است. دانشمندان با برجسته کردن نقش عمیق، اما اغلب نادیده گرفته شده کوکولیتوفورها، می‌خواهند موج جدیدی از سواد اقیانوسی، تمرکز بر سیاست‌ها و مشارکت عمومی را الهام بخشند.

 

ساخت ربات های کوچک و انعطاف پذیر

محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، ربات‌های کوچک، نرم و انعطاف‌پذیری توسعه داده‌اند که با تقلید از موجودات زنده، قادر به حرکت و خزیدن در محیط‌های پیچیده از جمله در میان آوار برای یافتن بازماندگان بلایای طبیعی یا دارورسانی هدفمند به قسمت های مختلف بدن انسان است.
ربات انعطاف پذیر و نیمه خودگردان می تواند قربانیان بلایای طبیعی را در میان آوار پیدا کرده یا دارو را درون بدن به ارگان مربوطه برساند، رباتی کوچک، نرم و انعطاف پذیر که بتواند از میان آوار زلزله عبور کرده و قربانیان گرفتار را پیدا کند، یا در درون بدن انسان حرکت کرده و دارو به بدن برساند، شاید این موضوع شبیه داستان های علمی — تخیلی به نظر برسد. اما تیمی بین المللی به رهبری پژوهشگران دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا (State Penn) در حال توسعه چنین ربات هایی هستند که با ادغام الکترونیک انعطاف پذیر و حرکت کنترل شده مغناطیسی، به واقعیت نزدیک می شوند.

رباتیک نرم (Robotics Soft) برخلاف ربات های سنتی با ساختار سخت، از مواد انعطاف پذیر ساخته می شود که حرکت موجودات زنده را تقلید می کنند. این انعطاف پذیری باعث می شود آن ها برای حرکت در فضاهای تنگ، مانند آوار ناشی از بلایای طبیعی یا مسیرهای پیچیده درون بدن انسان، ایده آل باشند. با این حال، ادغام حسگرها و مدارهای الکترونیکی در این سیستم های انعطاف پذیر تاکنون چالشی بزرگ بوده است.
بر اساس اعلام معاونت علمی ریاست‌جمهوری، نوآوری اصلی این طرح، ادغام موفق الکترونیک انعطاف‌پذیر و حسگرها با سیستم کنترل حرکتی بی‌سیم مبتنی بر میدان مغناطیسی است. این امر به ربات‌ها امکان می‌دهد تا به صورت نیمه خودمختار عمل کرده و به نشانه‌های محیطی واکنش نشان دهند، چالشی که پیش روی نسل‌های قبلی ربات‌های نرم قرار داشت.
این ربات‌های هوشمند پتانسیل کاربردهای متحول کننده‌ای دارند، از جمله خزیدن در میان آوار برای یافتن بازماندگان بلایا با استفاده از حسگرهای حرارتی تا تبدیل شدن به قرص رباتیک که پس از بلعیده شدن، می‌تواند در دستگاه گوارش برای تشخیص غیرتهاجمی بیماری‌ها یا دارورسانی هدفمند حرکت کند.

محققان همچنین امیدوارند با کوچک‌سازی بیشتر، از این ربات‌ها برای درمان‌های پیشرفته عروقی استفاده کنند که گامی بزرگ به سوی پزشکی کم تهاجمی‌تر خواهد بود.

 

حسگری که اسکیزوفرنی را از بزاق دهان تشخیص می‌دهد

پژوهشگران برزیلی، حسگر کم‌هزینه‌ای را ابداع کرده‌اند که پروتئین مرتبط با افسردگی و اسکیزوفرنی را در بزاق دهان به سرعت تشخیص می‌دهد.

پژوهشگران «بنیاد پژوهشی سائوپائولو»(FAPESP) یک حسگر زیستی کم‌هزینه و قابل حمل را ابداع کرده‌اند که می‌تواند پروتئینی را که سطوح تغییریافته آن با اختلالات روانی مانند افسردگی، اسکیزوفرنی و اختلال دوقطبی مرتبط است، به سرعت شناسایی کند.

به نقل از مدیکال‌ اکسپرس، هنگامی که این حسگر در آینده به صورت تجاری در دسترس قرار بگیرد، می‌تواند به تشخیص زودهنگام کمک کند که برای درمان و نظارت بر شرایط بالینی بیماران ضروری است.

این حسگر زیستی شامل یک نوار انعطاف‌پذیر با الکترودهایی است که وقتی با یک آنالیزور قابل حمل ادغام می‌شوند، قطرات بزاق انسان را ارزیابی می‌کنند. این حسگر زیستی در کمتر از سه دقیقه، غلظت پروتئین حیاتی «فاکتور نوروتروفیک به‌دست‌آمده از مغز»(BDNF) را که برای رشد و نگهداری نورون‌ها و توسعه عملکردهای مغز از جمله یادگیری و حافظه ضروری است، فراهم می‌کند.

«پائولو آگوستو ریموندو پرییر»(Paulo Augusto Raymundo Pereir) از پژوهشگران این پروژه گفت: حسگرهای کمی وجود دارند که این نوع تحلیل را انجام می‌دهند و حسگر ما بهترین عملکرد را داشت. این حسگر، طیف وسیعی از غلظت‌های پروتئین را تشخیص داد که از نظر بالینی نتیجه بسیار خوبی است. وقتی سطح پروتئین بسیار پایین باشد، می‌تواند به عنوان یک علامت هشداردهنده برای بیماری‌ها و اختلالات روانی عمل کند. از سوی دیگر، حسگر با توانایی نشان دادن افزایش BDNF به عنوان روشی برای نظارت بر پیشرفت بیمار در جریان درمان عمل می‌کند.این پژوهش در مجله «ACS Polymers Au» به چاپ رسید.