تشرح دراسة أجراها علماء من التخنيون وجامعة حيفا لأول مرة آلية الاحتراق الفريدة للخيط المتجول.
تتزايد كمية قناديل البحر في العالم وفي البحر الأبيض المتوسط باستمرار، ونتيجة لذلك نواجه كل عام أسرابًا كبيرة على شواطئ البلاد. قنديل البحر الأكثر شيوعًا في إسرائيل هو قنديل البحر المتجول (Rhopilema nomadica) الذي وصل إلى البحر الأبيض المتوسط في السبعينيات.
ينتمي قنديل البحر إلى عائلة الراي اللساع - وهي حيوانات تهاجم فرائسها (العوالق) وتدافع عن نفسها بخلايا لاذعة تحتوي على محاقن هي في الواقع سهام مسمومة. وعلى الرغم من أنها لا تملك عيونًا وآذانًا وحتى دماغًا، إلا أنها ظلت على قيد الحياة لمدة 600 مليون سنة، دون أي تغييرات في النمو تقريبًا، وبذلك فهي واحدة من أقدم المخلوقات المعقدة التي لم تنقرض حتى يومنا هذا.
تشرح الأبحاث التي أجريت في التخنيون لأول مرة آلية الاحتراق الفريدة للخيط المتجول. وبحسب البروفيسور أوري شافيت من كلية الهندسة المدنية والبيئية في التخنيون، فإن "قنديل البحر يهاجم فريسته أو عدوه عن طريق حقن مادة سامة من خلال آلاف المحاقن المجهرية الموجودة على كل ذراع من ذراعيه. يوجد داخل الخلية المحترقة التي تسمى الخلية الخيطية إبرة حقنة، معبأة ومطوية على نفسها في كبسولة كروية يبلغ قطرها حوالي 10 ميكرون. استجابة للتغيرات الكيميائية في البيئة أو الاتصال الجسدي، يزداد الضغط في الكبسولة وتنطلق الإبرة بتسارع هائل يزيد عن 107 أمتار في الثانية المربعة - عدة أضعاف تسارع رصاصة بندقية.
آلية إطلاق الإبرة، من حالة مطوية داخل الكبسولة إلى امتدادها الكامل، تشغل الكثير من الباحثين حول العالم. التفسير المقبول هو أنه يتم سحب الإبرة وإطلاق المادة السامة بعد تكوين قوة تسمى الإمكانات الاسموزية. تدفع هذه القوة الإبرة والسائل بشكل يشبه المضخة التي تدفع الماء إلى أعلى المبنى. الضغط المطبق في هذه العملية هائل - 150 ضغط جوي. لتفسير الأذن، هذا هو الضغط اللازم لرفع المياه إلى حافة مبنى يبلغ ارتفاعه كيلومترًا ونصف.
ولكن في الدراسة المنشورة الآن في المجلة مجلة واجهة الجمعية الملكية وقد وجد أن القوة الدافعة لا تقتصر على الكبسولة فقط. في الواقع، إنها آلية تناضحية هائلة تتطور عند الطرف المتحرك للإبرة. تقوم هذه الآلية بتحرير الإبرة وتسحبها بعدها، على غرار قاطرة تسحب العربات.
يعتمد البحث على قياسات في تقنية Lab-on-chip وتطوير نموذج رياضي يتتبع حركة المادة داخل النظام. آلية إطالة إبر الكي تم فك شفرتها من قبل البروفيسور شافيت مع البروفيسور جلعاد يوسفون من كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون ومع الدكتور تمار لوتان من كلية شارني لعلوم البحار في جامعة حيفا.
تم توفير الحل من خلال نظام تجريبي تم تطويره على أساس منصة الموائع الدقيقة في مختبر البروفيسور يوسفون. سمح هذا النظام للباحثين بتحديد مسار الإبرة واتجاه اختراقها.
ويوضح البروفيسور شافيت: "توضع كل كبسولة في فتحة قناة صغيرة تربط قناة مياه مركزية بقناة أخرى تحتوي على النفط. ووجدنا أنه عندما اخترقت الإبرة الزيت، انخفض معدل استطالتها بمقدار ثلاثة أضعاف - من 50 مللي ثانية في الماء إلى حوالي 25 ثانية في الزيت."
وخلص الباحثون إلى أنه، على عكس النموذج التقليدي، فإن الظاهرة التناضحية لا تقتصر على الكبسولة ولكنها تحدث في جميع أنحاء بيئة عملها. وبحسب البروفيسور شافيت فإن "المعنى هو أنه من الممكن التأثير على الجهد الأسموزي على طول مسار تقدم الإبرة وبالتالي تقليل قدرتها على اختراق الجلد ومنع الحرق".
للمقال في المجلة انقر هنا
للمزيد حول هذا الموضوع على موقع العلوم:
