دودة بفكين شديدي الصلابة ملهمة في تصنيع المعادن
القبة نيوز - تمتاز الديدان الشوكية، والتي يقدر أنها وجدت منذ نحو 500 مليون سنة، ونجت من خمس موجات انقراض، بفكين شديدي الصلابة وغير قابلين للكسر تقريباً، ويُرجع الباحثون في جامعة فيننا التقنية هذه القوة إلى وجود ذرات معادن فيهما، مشيرين الى إمكانية استخدام العمليات البيولوجية يوماً ما في تصنيع المعادن.
"هذا شيء غير عادي" يوضح كبير مؤلفي الدراسة، كريستيان هيلميتش، نقلا عن موقع "بيغ ثينك"، مضيفاً: "المواد التي تصنع منها اللفقاريات مدروسة جيداً. فالعظام، على سبيل المثال، منظمة بشكل هرمي للغاية، إذ هناك أجزاء عضوية ومعدنية، ويتم دمج الهياكل الصغيرة لتشكل هياكل أكبر، والتي بدورها تشكل الهياكل الأكبر". وعلى النقيض من ذلك، فإن فك الديدان الشوكية يستبدل المعادن التي تبنى منها عظام الكائنات الأخرى بذرات من المغنيسيوم والزنك مرتبة في بنية فائقة القوة.
أما ما يجعل المعدن التقليدي قوياً للغاية، فليس فقط ذراته ولكن التفاعلات بين الذرات والطرق التي تنزلق تلك الذرات الواحدة ضد الأخرى، إذ يسمح الانزلاق بكمية صغيرة من تشوه اللدائن المرنة عند الضغط عليها، مما يمنح المعادن قدرة كافية على المرونة حتى لا تنكسر أو تتشقق.
ويعتقد المؤلف المشارك في مختبرات ماكس بيروتز، فلوريان رايبل، أن "مبداً البناء الذي جعل فكي الديدان متعددة الأشواك ناجحاً نشاً على ما يبدو منذ حوال 500 مليون سنة" موضحاً: "فقد تم دمج أيونات المعادن مباشرة في سلاسل البروتين للتأكد من أن سلاسل البروتين مرتبطة ببعضها بعضا" وأدى ذلك إلى انشاء أشكال ثلاثية الابعاد يمكن للدودة تجميعها في هيكل مرن بما يكفي لتحمل قدراً كبيراً من القوة.
من جهته، يقول المؤلف الرئيسي للدراسة، لويس زيلايا-لينيز: "هذا المزيج الذي يتميز بقوة عالية وقابلية للتشوه هو ما يميز المعادن في العادة". لذا فإن فك الدودة يشبه المعدن، لكنه ليس كذلك، إذ نحن هنا نتعامل مع مادة مختلفة تماماً، ولكن المثير للاهتمام أن ذرات المعدن لا تزال توفر القوة والقدرة على التشوه كما هو الحال في قطعة معدنية".
وهذا يخلق مقاربات جديدة لتطوير المواد، يقول هيليمتش، حيث ربما يكون من الممكن انتاج مواد عالية الأداء بطريقة بيولوجية بكفاءة أكبر بكثير وصديقة للبيئة مما نفعل اليوم.
ويعرف عن تلك الديدان متعددة الاشواك أن لسعتها تثير الحكة، ويصل طولها إلى 24 بوصة، وهي تمتاز بجسم مجزأ، مع كل جزء يمتلك زوجاً من الأرجل بشعيرات صغيرة.
"هذا شيء غير عادي" يوضح كبير مؤلفي الدراسة، كريستيان هيلميتش، نقلا عن موقع "بيغ ثينك"، مضيفاً: "المواد التي تصنع منها اللفقاريات مدروسة جيداً. فالعظام، على سبيل المثال، منظمة بشكل هرمي للغاية، إذ هناك أجزاء عضوية ومعدنية، ويتم دمج الهياكل الصغيرة لتشكل هياكل أكبر، والتي بدورها تشكل الهياكل الأكبر". وعلى النقيض من ذلك، فإن فك الديدان الشوكية يستبدل المعادن التي تبنى منها عظام الكائنات الأخرى بذرات من المغنيسيوم والزنك مرتبة في بنية فائقة القوة.
أما ما يجعل المعدن التقليدي قوياً للغاية، فليس فقط ذراته ولكن التفاعلات بين الذرات والطرق التي تنزلق تلك الذرات الواحدة ضد الأخرى، إذ يسمح الانزلاق بكمية صغيرة من تشوه اللدائن المرنة عند الضغط عليها، مما يمنح المعادن قدرة كافية على المرونة حتى لا تنكسر أو تتشقق.
ويعتقد المؤلف المشارك في مختبرات ماكس بيروتز، فلوريان رايبل، أن "مبداً البناء الذي جعل فكي الديدان متعددة الأشواك ناجحاً نشاً على ما يبدو منذ حوال 500 مليون سنة" موضحاً: "فقد تم دمج أيونات المعادن مباشرة في سلاسل البروتين للتأكد من أن سلاسل البروتين مرتبطة ببعضها بعضا" وأدى ذلك إلى انشاء أشكال ثلاثية الابعاد يمكن للدودة تجميعها في هيكل مرن بما يكفي لتحمل قدراً كبيراً من القوة.
من جهته، يقول المؤلف الرئيسي للدراسة، لويس زيلايا-لينيز: "هذا المزيج الذي يتميز بقوة عالية وقابلية للتشوه هو ما يميز المعادن في العادة". لذا فإن فك الدودة يشبه المعدن، لكنه ليس كذلك، إذ نحن هنا نتعامل مع مادة مختلفة تماماً، ولكن المثير للاهتمام أن ذرات المعدن لا تزال توفر القوة والقدرة على التشوه كما هو الحال في قطعة معدنية".
وهذا يخلق مقاربات جديدة لتطوير المواد، يقول هيليمتش، حيث ربما يكون من الممكن انتاج مواد عالية الأداء بطريقة بيولوجية بكفاءة أكبر بكثير وصديقة للبيئة مما نفعل اليوم.
ويعرف عن تلك الديدان متعددة الاشواك أن لسعتها تثير الحكة، ويصل طولها إلى 24 بوصة، وهي تمتاز بجسم مجزأ، مع كل جزء يمتلك زوجاً من الأرجل بشعيرات صغيرة.
