في كل مكان

ب
أبحاث
أنباء وآراء
الثانية.‏ ‏)وللمقارنة،‏ بالكاد يستطيع الدولفين السباحة بسرعة
تبلغ ضِ‏ عْ‏ ف إلى ثالثة أضعاف طول جسمه في الثانية،‏ عندما
يكون في عجلة من أمره(.‏
وسيكون من المرغوب جدًّ‏ ا وجود سباحين مجهريين
صناعيين يمتلكون مثل هذا الدفع الموجي المذهل.‏ ورغم
ذلك..‏ فإن إنجاز مثل هذه التشوهات الموجية المتناسقة
في جسد السباح المجهري يمثل تحديًا تقنيًّا،‏ وهو الحاجة
إلى تصنيع عدد هائل من المحركات والمفاصل الضئيلة جدًّ‏ ا،‏
بحيث يمكن التحكم في كل منها بشكل فردي.‏
اقترح بالجى وزمالؤه طريقة ممتازة للدفع الحركي
المجهري،‏ تتيحها الموجات العابرة؛ فبدلً‏ من مجموعة
معقدة من المحركات الموجهة،‏ يستخدم الباحثون بوليمرًا
صناعيًّا،‏ وهو بوليمر مطاطي لدن من البلورات السائلة.‏
وهذه المادة المطاطية التي تتكون من جزيئات موجَّ‏ هة
في اتجاه معين،‏ تُظهِ‏ ر اقترانًا قويًا على نحو لفت للنظر
بين توجه الجزيء،‏ والتشوه الميكانيكي،‏ حيث تحدث
استطالة لهذه المادة عندما تصطف الجزيئات بشكل تام
مع بعضها البعض،‏ بينما يحدث انكماش عندما يُفقد هذا
الترتيب الجزيئي،‏ وعادةً‏ يحدث ذلك عندما يتم تسخينها
أو تعريضها لضوء مكثف.‏ وكنتيجة لذلك..‏ يمكن لهذه
المادة أن تكون شديدة الحساسية نحو المؤثرات الخارجية،‏
كالضوء،‏ والحرارة . 13
ولإ نتاج روبوت سباح،‏ قام الباحثون بإضاءة قضيب
بطول ملِّيمتر واحد من هذه المادة الحساسة للضوء
بشعاع ليزر،‏ وذلك باستخدام مصفوفة مستطيلة من
المرايا المجهرية المُ‏ تحكَّم فيها حاسوبيًّا،‏ بغرض إسقاط
تسلسل متحرك من خطوط مضيئة ومظلمة على القضيب
‏)انظر الشكل-‏‎1‎‏(.‏ وقد استجابت المادة بالتمدد والنكماش،‏
وهكذا أمكن لتَسَ‏ لْسُ‏ ل متحرك من خطوط مضيئة ومظلمة
تخليق نمط من النتوءات المتحركة عبر جسد القضيب،‏
بما يشبه النبضات الموجية لال أ هداب.‏ وعلى نحو مذهل..‏
سَ‏ بَح القضيب بالفعل.‏
تمكَّن بالجى وزمالؤه من ضبط سرعة هذا الروبوت
المجهري اللدن،‏ عن طريق تعديل السرعة التي تتحرك
بها الخطوط الضوئية المسلَّطة عليه،‏ كما كان بالإمكان بدء
أو إيقاف الحركة،‏ عن طريق تشغيل أو إطفاء الضوء على
الترتيب.‏ كما أنه عن طريق تغيير أنماط الضوء،‏ كان بالإمكان
أيضً‏ ا التحكم في عدة سباحين مجهريين دفعة واحدة،‏
وإرغامهم على الدوران أو السير على طول مسار معين.‏
ومن المفترَض نظريًّا أن تزداد سرعة سباحتهم بصورة طردية
مع زيادة سرعة تحرُّك الخطوط الضوئية.‏ ورغم ذلك..‏ وجد
الباحثون أن وقت استجابة هذه المادة يحدّ‏ من السرعة
القصوى لحوالي 40 ميكرومترًا في الثانية ‏)أو من حيث طول
الجسم،‏ حوالي 30 مرة أبطأ من الدولفين(.‏
يمهِّد هذا العمل لخطوة أولى نحو دفع ذاتي مستوحَ‏ ى
من ال أ حياء بحق،‏ إل أن أيّ‏ تطبيقات عملية ستتطلب توفُّر
معدات بصرية.‏ كما أنه بغرض جعل هذه الروبوتات أكثر
تنافسية مع السباحين الصناعيين ال آ خرين،‏ يلزم تقليص
حجمها إلى مقياس الميكرومتر،‏ كما ينبغي زيادة السرعة
النسبية لسِ‏ بَاحتها بصورة كبيرة.‏ ول توجد حاليًّا قيود تقنية
كبيرة على تصنيع قضبان بوليمرية أصغر بكثير،‏ ولكن زيادة
سرعة السِّ‏ باحة هي مسألة مختلفة،‏ وتعتمد بصورة رئيسة
على أداء المادة.‏
تشير حسابات بالجى وزمالئه إلى أن سرعة السباحة ستظل
بدون تغيير تقريبًا،‏ إذا تم تقليل حجم السَّ‏ بَّاحين.‏ وفي هذه
الحالة،‏ إذا كان لدينا قضيب بطول 5 ميكرومترات أي بتصغير
في الحجم بمقدار 200 ضعف فستظل سرعة سباحته
حول 2 إلى 3 ميكرومترات في الثانية،‏ أي ما يعادل نصف
طول الجسم في الثانية الواحدة،‏ وهو أبطأ من البكتيريا،‏
وParamecium‏،‏ ولكنْ‏ على قدم المساواة مع السرعات
التي حققها السباحون الصناعيون ال آ خرون من ذوي الحجم
المماثل . 1 وهذا يعني أنه ستكون هناك حاجة إلى مزيد من
التطورات في المواد الحساسة للضوء،‏ عالية ال أ داء؛ من أجل
تعزيز سرعة سِ‏ بَاحة الروبوتات المجهرية.‏ ■
إيجور أرانسون من قسم علوم المواد،‏ مخت‏
أرجون ي ز الوط‏ ، أرجون،‏ إيلينوي 60439، الوليات
المتحدة أ المريكية.‏
البريد الإ لكتروني:‏ aronson@anl.gov
1. Palagi, S. et al. Nature Mater. http://dx.doi.
org/10.1038/nmat4569 (2016).
2. Paxton, W. F. et al. J. Am. Chem. Soc. 126,
13424–13431 (2004).
3. Gao, W., Sattayasamitsathit, S., Orozco, J. & Wang, J.
J. Am. Chem. Soc. 133, 11862–11864 (2011).
4. Sanchez, S., Ananth, A. N., Fomin, V. M., Viehrig, M.
& Schmidt, O. G. J. Am. Chem. Soc. 133,
14860–14863 (2011).
5. Dreyfus, R. et al. Nature 437, 862–865 (2005).
6. Ghosh, A. & Fischer, P. Nano Lett. 9, 2243–2245 (2009).
7. Chang, S. T., Paunov, V. N., Petsev, D. N. & Velev, O. D.
Nature Mater. 6, 235–240 (2007).
8. Snezhko, A., Belkin, M., Aranson, I. S. & Kwok, W.-K.
Phys. Rev. Lett. 102, 118103 (2009).
9. Snezhko, A. & Aranson, I. S. Nature Mater. 10,
698–703 (2011).
10. Cheang, U. K. & Kim, M. J. J. Nanopart. Res. 17, 145
(2015).
11. Medina-Sánchez, M., Schwarz, L., Meyer, A. K.,
Hebenstreit, F. & Schmidt, O. G. Nano Lett. 16,
555–561 (2016).
12. Katsu-Kimura, Y., Nakaya, F., Baba, S. A. & Mogami, Y.
J. Exp. Biol. 212, 1819–1824 (2009).
13. Camacho-Lopez, M., Finkelmann, H., Palffy-
Muhoray, P. & Shelley, M. Nature Mater. 3, 307–310
(2004).
علم الفيروسات
الملفات السِّ‏ رِّيَّة اللتهاب
الكبد ‏"بي"‏
وجدت ال أ بحاث أن بروتين HBx الخاص بفيروس التهاب الكبد ‏"بي"‏ قد ضم إليه أحد إنزيمات خاليا
المضيف،‏ التي تستهدف انحالل المركّب البروتيني ..6/Smc5 مما يُظْهِ‏ ر أن هذا المركّب يُعَ‏ دّ‏ عامالً‏ خلويًّا
مضادًّا للفيروسات.‏
تي.‏ جيك ليانج
بنفس طريقة عمل العميلين مولدر وسكالي في مسلسل
الخيال العلمي التلفزيوني ‏"ذا إكس فايلز"‏ ،The X-Files
عمل مجتمع الباحثين المختصين بفيروس التهاب الكبد
‏"بي"‏ لعدة عقود على مطاردة لغزه الذي لم يُحَ‏ لّ‏ بعد:‏
وهو حقيقة بروتين ‏"إكس"‏ الغامض الخاص بالفيروس.‏ في
بادئ ال أ مر،‏ تم اكتشاف أن بروتين HBx يشترك في تفعيل
عملية النسخ؛ ومنذ ذلك الحين تم إقحامه في مسارات
خلوية متنوعة،‏ بما فيها عملية نقل الإشارات،‏ وموت الخلية
المبرمج،‏ وكذلك تنظيم الدورة الخلوية،‏ وإصالح الحمض
النووي،‏ إل أن الكيفية التي يُحْ‏ دِ‏ ث بها البروتين تأثيراته
بقيت غير واضحة.‏ ومن ثم،‏ قدَّ‏ م ديكورسيير وزمالؤه 1 في
بحثهم أدلة مثيرة لالهتمام،‏ تفيد بأنّ‏ بروتين HBx يتوسط
عملية تحلُّل أحد العوامل المضادة للفيروسات الخاصة
بالمضيف ‏)أو ما يُسمى بعامل الحصر(،‏ عن طريق التفاعل
مع نظام اليوبيكويتين–بروتيازوم،‏ وهو النظام الرئيس
لتحلُّل البروتين في الخلية.‏
إنّ‏ فيروس التهاب الكبد ‏"بي"،‏ و)يُسمى اختصارًا )HBV
هو فيروس صغير يحوي حمضً‏ ا نوويًّا،‏ وبه جينوم ثنائي
الطاق بشكل جزئي،‏ وهو يتضاعف بواسطة وسيط من
الحمض النووي الريبي.‏ وبعد دخوله إلى خلية المضيف،‏
يتم تحويل الجينوم إلى حمض نووي تساهمي دائري
مغلق ،"cccDNA" يُوجد على هيئة كروموسوم صغير في
النواة،‏ ويعمل كمِ‏ رصاف لعملية نسخ الجين الفيروسي.‏
وقد تم اكتشاف فيروسات أخرى ذات صلة بفيروس
HBV الذي يصيب البشر في أنواع أخرى كثيرة،‏ مثل
البط،‏ والفئران الجبلية،‏ والسناجب،‏ وأنواع متنوعة من
الخفافيش.‏ وبشكل أساسي،‏ يصيب الفيروس خاليا الكبد،‏
كما يمكن أن يؤدي إلى الإصابة بعدوى مزمنة،‏ حتى مع
وجود استجابة مناعية سليمة.‏
وتعود شكوك دائرة كثيرة حول وظيفة بروتين HBx
إلى محدودية النماذج التجريبية،‏ التي تمت دراسته من
خاللها،‏ حيث يعتمد معظمها على أنظمة غير معدية.‏
ورغم ذلك..‏ من الواضح أن وجود هذا البروتين ضروري؛
كي يُحدِ‏ ث الفيروس عدوى فعلية داخل الجسم الحي؛
إذ وُجد أن الفيروس الذي يصيب الفئران الجبلية،‏ والذي
يحمل عيوبًا في الجين المرمز لهذا البروتين،‏ ينقل العدوى
بشكل ضعيف . 3,2
هناك العديد من العوامل الخاصة بالمضيف،‏ التي
يُعرف عنها تفاعلها مع بروتين HBx؛ من ضمنها البروتين
الرابط للحمض النووي التالف من النوع ال أ ول ،)DDB1(
الذي تم التعرف عليه ل أ ول مرة بواسطة نهج جيني . 4 وقد
تم إثبات صحة هذا التفاعل بعد ذلك من خالل دراسات
بنيوية ووظيفية،‏ إل أن دور بروتين DDB1 الذي يعمل
ضمن منظومة الستجابة لتلف الحمض النووي في وظيفة
بروتين HBx بقي غير واضح.‏ وكما هو الحال مع الكثير من
الكتشافات العلمية التقليدية،‏ فإن التقدم في مجال آخر
ليس ذا صلة قد كشف عن العالقة التي تربطهما.‏
وقد جذب نظام اليوبيكويتين–بروتيازوم الكثير
من الهتمام،‏ بسبب دوره المركزي في عمليات خلوية
كثيرة‎5‎‏،‏ كما أن مكوناته ومساراته الكيميائية الحيوية
| 70 مايو | 2016 الطبعة العربية تُطبع المجلة بدعم من مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية
© 2015 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved