القائمة الرئيسية

الصفحات

أجنة نجوم البحر ترقص

Starfish-embryos-dancing
أجنة نجوم البحر ترقص

"تظل البيولوجيا دائمًا مصدر إلهام لنا كلما تأملنا في خلق الله، فهي واحدة من بصمات الخالق الذي أبدع كل شيء بإتقان."

 البيولوجيا تثير الفضول: تكوّن بلورات من خلايا نجم البحر

تثيرني البيولوجيا يوميً البيولوجيا تثير الفضول: تكوّن بلورات من خلايا نجم البحرا، مما يجعلني أشعر بأن البشر بحاجة إلى استراحة لمشاهدة ما تفعله الخلايا والحيوانات البدائية في عالمها الخاص، بعيدًا عنا، ولكن بتصميم وإتقان رائعين.

تُعتبر البلورات النشطة هياكل مرتبة بشكل عالٍ، تتكون من ترتيب ذاتي للأجسام المتحركة، وقد تم دراستها بشكل واسع في المواد الجامدة والبكتيريا. ومع ذلك، لا يزال غير معروف ما إذا كان النظام البلوري المستمر يمكن أن يظهر في الكائنات الحية متعددة الخلايا أثناء نموها.

غموض في الكائنات الحيّة: تكوّن بلورات من خلايا نجم البحر

في هذا البحث المثير، تم توضيح أن أجنة نجوم البحر السابحة تتجمع تلقائيًا في بلورات تتكون من آلاف الخلايا الجنينية الحية التي تستمر في الدوران لعدة ساعات. من خلال الجمع بين التجارب والنظريات والمحاكاة، تمكن الفريق البحثي من إظهار أن تكوين وديناميكيات وانحلال هذه البلورات الحية يتم التحكم فيها بواسطة الخصائص الهيدروديناميكية والتطور الطبيعي للأجنة.

ظهرت أجنة نجوم البحر وهي تدور في تشكيل يشبه تمامًا الكريستال الحي، حيث كانت الخلايا الجنينية الصغيرة تدور بشكل يشبه النقاط الجيلاتينية. وكانت الحركة في الماء تتجلى في دوران مثالي في اتجاه عقارب الساعة، مما أدى إلى زيادة القوة التي تجذب جيرانها من الخلايا الجنينية المشابهة. وعندما يتجمع عدد كافٍ منها، فإن هذه الرقصة المتزامنة تنظمها في أنماط دقيقة سداسية الجوانب، مرتبة ومتكررة، تمامًا مثل ذرات الكربون في بنية بلورية من الجرافين.

النشاط الحيّ يغيّر قواعد فيزياء المواد الصلبة

قد يعجبك ايضا

لكن هذه ليست ذرات أو مواد جامدة تحكمها فقط قوى الفيزياء، بل هي أجنة حية من نوع Patiria miniata. قالت نيكتا فخري، عالمة الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، لمجلة Nature: "نعلم أن لدينا بلورات من العديد من المواد، لكننا لم نربط أبدًا تكوين الكريستال بمكونات حية، حيث تمثل هذه الظاهرة حالة رائعة لم تُسجل من قبل."

في هذا السياق، تدرس فخري وزميلها Tzer Han Tan وزملاؤهم في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المادة النشطة، وهي الأنظمة التي يستخدم فيها كل مكون حي (مثل طائر في سرب أو خلية في قطرة ماء) الطاقة اللازمة للحفاظ على توازن المجموعة مع بيئتها.

لورات حيّة في الماء: تكوين سحري يغيّر من فهمنا للعالم

كما هو معروف في المواد الجامدة، يمكن أن تمتلك الأنظمة مثل الخلايا الجنينية لنجم البحر خصائص مفاجئة كتكوين "بلورات" من مادة حية.

في حالة نجوم البحر، وجد الباحثون أن كل جنين يدور في اتجاه عقارب الساعة باستخدام أهدابه الشبيهة بالشعر. وعندما يتجمع عدد كافٍ من الخلايا الجنينية على سطح الماء، تبدأ التموجات العفوية بالتدفق عبر الهيكل، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين كتلة جنينية بحجم وشكل البلورة.

يقول ألكسندر ميتكي، عالم الفيزياء الحيوية النظرية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومؤلف الدراسة: "يمكننا أن نرى هذه البلورة تدور وتهتز لفترة طويلة، وهو أمر غير متوقع تمامًا. توقعنا أن تختفي هذه التموجات بسرعة، لكن لم يحدث ذلك، مما يدل على أن هذا النظام من خلايا نجم البحر الجنينية يمتلك سلوكًا مرنًا مبرمجًا وغريبًا لم يُسجل من قبل."

 بلورات حيّة في الماء: تكوين سحري يغيّر من فهمنا للعالم

قام الباحثون بتصميم نموذج كمبيوتر لحركات الأجنة لرؤية كيف يسحب دورانهم الماء نحو أنفسهم ومعه جيرانهم من الخلايا، مما يخلق قوة جذب متبادلة. وقد وجدوا أن هذا الماء، الذي يتدفق لأسفل، يخلق أيضًا قوة أفقية غير متبادلة داخل النظام، مما يؤدي إلى دوران الهيكل البلوري بأكمله.

إنه أمر غريب، لأنه وفقًا للقوانين الكلاسيكية للفيزياء، فإن مجرد تشويه جسم صلب معزول، مثل بلورة تطفو في الماء، يتوقف عن إمداد الطاقة. لكن إذا كان الكائن مكونًا من مكونات حية نشطة، فإن لهذا التحول الكلي في الشكل خصائص ميكانيكية جديدة تختلف عن تلك المعروفة في فيزياء الجوامد. هذه النظرية

تعليقات