عندما يكون الديك الرومي غاضبًا أو متحمسًا، يتغير لون رأسه من الأحمر إلى الأبيض والأزرق. ويعتقد المهندسون في جامعة بيركلي أنه يمكن استخدام هذه الآلية لصنع أجهزة استشعار مبتكرة للكشف عن المواد المتطايرة. كيف يفعلون ذلك؟
بواسطة: أوفير ماروم
عندما يكون الديك الرومي غاضبًا أو متحمسًا، يتغير لون رأسه من الأحمر إلى الأبيض والأزرق. ويعتقد المهندسون في جامعة بيركلي أنه يمكن استخدام هذه الآلية لصنع أجهزة استشعار مبتكرة للكشف عن المواد المتطايرة. كيف يفعلون ذلك؟
الديك الرومي طيور ذات جسم كبير ورأس صغير. رأس الديك وعنقه أصلع. هذه المنطقة مغطاة بجلد فضفاض ومتجعد، ومن خلال منقاره وعلى طول رقبة الديك تتدلى حقيبة جلدية، والتي عادة ما تكون حمراء اللون. أحيانًا يرفرف الديك الرومي بجناحيه بقوة، وتتحول طيات الجلد من الأحمر إلى الأزرق والأبيض بسبب تدفق الدم. أصبحت هذه الظاهرة ممكنة بفضل مجموعة كثيفة من الأوعية الدموية التي تتشابك فيها حزم ألياف الكولاجين. ويدعي الباحثون أن المسافة بين ألياف الكولاجين تتغير عندما تنتفخ الأوعية الدموية أو تنقبض، وذلك حسب ما إذا كان الطائر متحمسا أو غاضبا... مجموع المسافات بين الألياف يتغير طريقة تناثر موجات الضوء، وهذا يتغير ألوان رأس الديك كما نراها. تمكنت مجموعة بحثية من جامعة بيركلي، بقيادة البروفيسور سيونج ووك لي، من تقليد قدرة الديوك الرومية على تغيير اللون لبناء أجهزة استشعار يمكنها اكتشاف المواد الكيميائية المتطايرة.
تعد أجهزة الاستشعار التي تعمل عن طريق تغيير اللون أكثر ملاءمة للاستخدام والقراءة من أجهزة الاستشعار البيولوجية التقليدية القائمة على التقنيات الأخرى. ومع ذلك، فإن أجهزة الاستشعار الأخرى من هذا النوع التي تم تطويرها في العالم لا يمكنها الكشف إلا عن مجموعة محدودة من المواد الكيميائية، وبحسب الباحثين، قد يكون من الصعب جدًا تصنيعها. يؤكد البروفيسور لي: "إن نظامنا ملائم ورخيص البناء". ويدعي الباحثون أنه بمساعدة النظام المطور، ستتمكن الهواتف الذكية المجهزة لهذا الغرض من التعرف على المادة الكيميائية.
ولتشكيل جلد الدجاج بشكل صناعي، طور فريق الباحثين تقنية مبتكرة لبناء هياكل نانوية مشابهة لألياف الكولاجين. وجد الباحثون طريقة لجعل العاثيات البكتيرية M13، وهي فيروسات حميدة ذات شكل يشبه إلى حد كبير ألياف الكولاجين، تنظم نفسها ذاتيًا في أنماط يمكن برمجتها مسبقًا. ووجد الباحثون أنه مثل ألياف الكولاجين، فإن حزم هذه الهياكل النانوية الاصطناعية تتوسع وتنكمش وبالتالي يتغير لونها. ومع ذلك، فإن الآلية الدقيقة لهذه الظاهرة لا تزال غير واضحة. ويعتقد أن كمية الماء الصغيرة الموجودة داخل العاثيات تتفاعل مع جزيئات المواد المتطايرة.
تم تعريض المستشعر البيولوجي الجديد لمجموعة واسعة من المركبات العضوية المتطايرة بالإضافة إلى أبخرة مادة TNT المتفجرة، بتركيزات تصل إلى 300 جزء في البليون (جزء في المليار). ووجد الباحثون أن الفيروسات تتضخم بسرعة، ونتيجة لذلك، تم إنشاء أنماط ألوان محددة كانت بمثابة "بصمات الأصابع"، مما يجعل من الممكن التمييز بين المواد الكيميائية المختلفة التي تم اختبارها. كما أظهر الباحثون أنه من الممكن زيادة حساسية المستشعر لمواد معينة عن طريق التعديل الوراثي للحمض النووي لبكتيريا M13. كما تبين أن المستشعر يمكنه أيضًا إعطاء مؤشر للتغيرات في الرطوبة النسبية، من خلال التحول إلى اللون الأحمر عندما يكون الهواء رطبًا وأكثر زرقة عندما يكون الهواء جافًا.
في إسرائيل نسأل الديوك الرومية عن موعد عيد المساخر. في الولايات المتحدة الأمريكية، يقدم الرئيس كل عام ديكًا روميًا في عيد الشكر، وفي اليابان وكوريا يطلق عليه اسم "الطائر ذو الوجوه السبعة" نظرًا لقدرته على تغيير اللون. ويأمل الباحثون في المستقبل أن تتطور وتنضج التكنولوجيا التي تم تطويرها والمستوحاة من هذا الطائر متعدد الأوجه بحيث يمكن استخدامها في اختبارات التنفس للكشف عن السرطان والأمراض الأخرى.
