اكتشف الباحثون في التخنيون البنية الفريدة التي تمنح الطحالب الحمراء مقاومتها للتيارات القوية في البحر. تم إجراء تحليل الهيكل في معجل الجسيمات الكبير في غرونوبل
اكتشف الباحثون في التخنيون البنية الفريدة للطحالب Jania sp. البحث المنشور في مجلة Advanced Science أشرف عليه البروفيسور بيز بوكروي وطالبة الدكتوراه نوفر بيانكو شتاين من كلية علوم وهندسة المواد. الطحالب Jania sp، من عائلة الطحالب الحمراء (شعبة Rhodophyta)، منتشرة على نطاق واسع في المياه الضحلة، حيث تتعرض لظروف معادية بما في ذلك الرطوبة والملوحة والتيارات القوية. تعتمد متانتها على هيكل ميكرومتري فريد يجمع بين المرونة الكبيرة والقوة. وكان باحثو التخنيون يبحثون عن وصفة لهذا المزيج في الدراسة الحالية.
ولتتبع البنية المجهرية الفريدة للطحالب، قام باحثو التخنيون بفحصها في السنكروترون ESRF في غرونوبل، فرنسا. يعد معجل الجسيمات الدائري هذا، الذي يبلغ محيطه 844 مترًا، أقوى سنكروترون في العالم من حيث شدة الضوء الذي ينتجه؛ الأشعة السينية التي تنتجها أقوى 100 مليار مرة من جهاز الأشعة السينية في المستشفى. قام الباحثون بفحص التسارع في ثلاثة خطوط شعاعية في السنكروترون، ثم قاموا بدمج النتائج.
تتناول العديد من أبحاث البروفيسور بوكروي في السنوات الأخيرة التمعدن الحيوي - وهي عملية تقوم فيها الكائنات الحية بتكوين المعادن. من خلال التمعدن الحيوي الخاضع للرقابة، تقوم هذه الحيوانات بإنشاء هياكل معقدة تستخدمها لتلبية احتياجاتها. يركز البحث الحالي على التمعدن الحيوي للكالسيت في الطحالب. يعد الكالسيت، وهو نسخة مستقرة جدًا من كربونات الكالسيوم، مكونًا شائعًا جدًا في الأجزاء الهيكلية للعديد من الكائنات البحرية ويمنحها صلابتها. يعرف الإنسان كيفية إنتاج الكالسيت الاصطناعي، إلا أن الكالسيت المنتج في الطبيعة يتميز بأشكال معقدة وفريدة من نوعها تمنحه متانة عالية وخصائص أخرى فريدة. وفي دراسة سابقة، أظهر بوكروي أن مثل هذه التكوينات تتشكل أثناء الانتقال من الطور غير المتبلور إلى الطور البلوري. هكذا، على سبيل المثال، يبني قنفذ البحر هيكله العظمي. يسمح بناء البلورات من خلال الطور غير المتبلور باستيعاب العديد من جزيئات المغنيسيوم النانومترية في الكالسيت، وبالتالي تكوين الكالسيت المخصب بالمغنيسيوم.
وفي الدراسة الحالية، اكتشف البروفيسور بوكروي أن الهيكل العظمي للطحالب الحمراء Jania sp يحتوي أيضًا على الكالسيت الغني بالمغنيسيوم، وهنا أيضًا يتم تكوين الجنين في مرحلة غير متبلورة. في هذه العملية يتم إنشاء نسيج مسامي للغاية؛ في الواقع، من الناحية الحجمية، تحتوي هذه الطحالب على هواء أكثر من المواد الصلبة - حيث يشغل حجم مسامها حوالي 64٪ من حجمها الإجمالي.
ومن الاكتشافات التي لا تقل أهمية هي الطبيعة الحلزونية لهذه المسام - وهي خاصية فريدة تمنح الطحالب هذا المزيج النادر من المرونة والمتانة. يقول البروفيسور بوكروي: "هذا الشكل الحلزوني يزيد من مقاومة التسارع عن طريق قوى الانحناء بحوالي 20%. ونأمل أنه بناءً على هذه النتائج، سيتم تطوير طرق مبتكرة لإنتاج مواد اصطناعية ذات خصائص مماثلة - المسام الحلزونية - تكون خفيفة ومرنة وقوية مثل الهيكل العظمي لـ Jania sp، الذي تطور على مدى مئات الملايين من السنين من التطور. "
البروفيسور بوعز بوكروي هو عضو اللجنة العلمية لـ ESUO - المنظمة الأوروبية لمستخدمي السنكروترون - ويؤكد أن البحث الحالي يعتمد على سنوات عديدة من التعاون مع السنكروترون في غرونوبل.
تم دعم الدراسة من قبل لجنة البحوث الأوروبية بمنحة ERC - البرنامج الإطاري السابع FP/2013-2018.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
القليل من التحرير العلمي لن يضر
... محرجة للقراءة