علوم

اختراق علمي قد يلقي الضوء على كيفية وسبب تطور البيض


كشـ24 نشر في: 7 سبتمبر 2021

ابتكر علماء "صيغة عالمية'' لوصف شكل بيضة أي طائر، ويقولون إنها يمكن أن تلقي يوما ما الضوء على سبب وكيفية تطور البيض لأول مرة.لطالما جذب شكل البيض انتباه علماء الرياضيات والمهندسين وعلماء الأحياء، حيث يُنظر إليه على أنه "الشكل المثالي" للغرض المقصود منه، وفقا للفريق الذي يقف وراء الصيغة الجديدة في جامعة كنت، في كانتربري.ويأتي ادعاء "الشكل المثالي" من حقيقة أنه كبير بما يكفي لاحتضان الجنين، وهو صغير بما يكفي للخروج من الجسم بكفاءة، ولا يتدحرج بعيدا بمجرد وضعه.وتعتمد الصيغة الجديدة لشكل البيضة على أربعة معايير: طول البيضة والحد الأقصى للعرض وانزياح المحور الرأسي والقطر عند ربع طول البيضة.وقال الفريق إنه يمكن تطبيقه عبر تخصصات مختلفة، خاصة في صناعة الأغذية والدواجن، وسيؤدي إلى تحقيقات مستقبلية مستوحاة من البيضة.وتاريخيا، يمثل البيض منتجا غذائيا تقليديا وكائنا طبيعيا تضعه الطيور له شكل رائع وفريد ​​من نوعه.وأوضح المعدون في ورقتهم البحثية أن التصور الشائع لـ "شكل البيضة" هو شكل بيضاوي، بنهاية مدببة ونهاية حادة وأوسع نقطة أقرب للنهاية الحادة، إلى حد ما مثل بيضة الدجاجة، مضيفين أن هذا ليس دائما الحالة.ويمكن أن تكون الأمور أبسط بكثير، كما في حالة البيض الكروي الذي يُرى لدى البوم، أو أكثر تعقيدا، كما هو الحال في بيض الكمثرى.وقال الفريق إن الدلائل تشير إلى أن شكل البيضة يُحدد من خلال الأغشية الأساسية قبل تشكل القشرة، لكن السبب فُهم على نطاق واسع.ووجدوا أن جميع أشكال البيض تستخدم أربعة أشكال هندسية: كروي وبيضاوي الشكل وسطح إهليلجي وكمثري الشكل.ومع استكشاف الصيغ السابقة لوصف أشكال مختلفة من البيض، لاحظ الفريق أن تطبيقات الإطار الرياضي لدراسة oomorphology - شكل البيض وهندستها - تطورت من بيض كروي بسيط.وكتبوا: "ستأتي معادلة الكرة أولا، ثم يتم تعديلها إلى معادلة القطع الناقص عن طريق تحويل قطر الدائرة إلى بعدين غير متساويين".ما سمح لهم ذلك بتطوير الصيغ السابقة للعثور على واحدة لوصفها جميعا، ما يسمح بالنظر في جميع ملفات تعريف البيض الممكنة، بما في ذلك الأشكال الكمثرية التي لم تغطها الصيغ السابقة.ويتضمن قياس الطول والعرض الأقصى والمسافة بين الخطوط المقابلة لأقصى عرض ونصف الطول والقطر.وكتب الفريق في ورقتهم: "على الرغم من أننا قدمنا ​​دليلا على أن صيغتنا عالمية بالنسبة للشكل العام للبيضة، إلا أنه لا يمكن أن يتناسب كل محيط آخر للبيضة مع الإطار الهندسي الصارم. وهذا لأن الكائنات الطبيعية أكثر تنوعا وتغيرا من الكائنات الرياضية".ويدعي الباحثون أن هذه الصيغة العالمية التي طال انتظارها هي خطوة مهمة في فهم ليس فقط شكل البيضة نفسها، ولكن أيضا كيف ولماذا تطورت، ما يجعل التطبيقات البيولوجية والتكنولوجية واسعة الانتشار ممكنة.ووجدت الأوصاف الرياضية لجميع أشكال البيض الأساسية بالفعل تطبيقات في أبحاث الأغذية والهندسة الميكانيكية والزراعة والعلوم الحيوية وعلم الطيران.وعلى سبيل المثال، يمكن تطبيق هذه الصيغة على البناء الهندسي لأوعية رقيقة الجدران على شكل بيضة، والتي يجب أن تكون أقوى من الأوعية الكروية النموذجية.وقال الفريق إنه اختراق مهم مع تطبيقات متعددة بما في ذلك الأوصاف العلمية المختصة لجسم بيولوجي.والآن، بعد أن أصبح بالإمكان وصف البويضة عن طريق الصيغة الرياضية، سيتم تبسيط العمل في مجالات النظاميات البيولوجية، وتحسين المعايير التكنولوجية، وحضانة البيض واختيار الدواجن إلى حد كبير.وتعتبر الخصائص الخارجية للبيضة حيوية للباحثين والمهندسين الذين يطورون تقنيات احتضان ومعالجة وتخزين وفرز البيض.وهناك حاجة إلى عملية تعريف بسيطة باستخدام حجم البويضة ومساحة السطح ونصف قطر الانحناء ومؤشرات أخرى لوصف ملامح البويضة التي توفرها هذه الصيغة.ويوجد لها تطبيقات تتجاوز تكنولوجيا الغذاء وصناعة الدواجن، حيث يقول الباحثون إن الأشكال الهندسية على شكل بيضة تستخدم على نطاق واسع في الهندسة المعمارية.ونُشرت النتائج في مجلة Annals of the New York Academy of Sciences.المصدر: روسيا اليوم عن ديلي ميل

ابتكر علماء "صيغة عالمية'' لوصف شكل بيضة أي طائر، ويقولون إنها يمكن أن تلقي يوما ما الضوء على سبب وكيفية تطور البيض لأول مرة.لطالما جذب شكل البيض انتباه علماء الرياضيات والمهندسين وعلماء الأحياء، حيث يُنظر إليه على أنه "الشكل المثالي" للغرض المقصود منه، وفقا للفريق الذي يقف وراء الصيغة الجديدة في جامعة كنت، في كانتربري.ويأتي ادعاء "الشكل المثالي" من حقيقة أنه كبير بما يكفي لاحتضان الجنين، وهو صغير بما يكفي للخروج من الجسم بكفاءة، ولا يتدحرج بعيدا بمجرد وضعه.وتعتمد الصيغة الجديدة لشكل البيضة على أربعة معايير: طول البيضة والحد الأقصى للعرض وانزياح المحور الرأسي والقطر عند ربع طول البيضة.وقال الفريق إنه يمكن تطبيقه عبر تخصصات مختلفة، خاصة في صناعة الأغذية والدواجن، وسيؤدي إلى تحقيقات مستقبلية مستوحاة من البيضة.وتاريخيا، يمثل البيض منتجا غذائيا تقليديا وكائنا طبيعيا تضعه الطيور له شكل رائع وفريد ​​من نوعه.وأوضح المعدون في ورقتهم البحثية أن التصور الشائع لـ "شكل البيضة" هو شكل بيضاوي، بنهاية مدببة ونهاية حادة وأوسع نقطة أقرب للنهاية الحادة، إلى حد ما مثل بيضة الدجاجة، مضيفين أن هذا ليس دائما الحالة.ويمكن أن تكون الأمور أبسط بكثير، كما في حالة البيض الكروي الذي يُرى لدى البوم، أو أكثر تعقيدا، كما هو الحال في بيض الكمثرى.وقال الفريق إن الدلائل تشير إلى أن شكل البيضة يُحدد من خلال الأغشية الأساسية قبل تشكل القشرة، لكن السبب فُهم على نطاق واسع.ووجدوا أن جميع أشكال البيض تستخدم أربعة أشكال هندسية: كروي وبيضاوي الشكل وسطح إهليلجي وكمثري الشكل.ومع استكشاف الصيغ السابقة لوصف أشكال مختلفة من البيض، لاحظ الفريق أن تطبيقات الإطار الرياضي لدراسة oomorphology - شكل البيض وهندستها - تطورت من بيض كروي بسيط.وكتبوا: "ستأتي معادلة الكرة أولا، ثم يتم تعديلها إلى معادلة القطع الناقص عن طريق تحويل قطر الدائرة إلى بعدين غير متساويين".ما سمح لهم ذلك بتطوير الصيغ السابقة للعثور على واحدة لوصفها جميعا، ما يسمح بالنظر في جميع ملفات تعريف البيض الممكنة، بما في ذلك الأشكال الكمثرية التي لم تغطها الصيغ السابقة.ويتضمن قياس الطول والعرض الأقصى والمسافة بين الخطوط المقابلة لأقصى عرض ونصف الطول والقطر.وكتب الفريق في ورقتهم: "على الرغم من أننا قدمنا ​​دليلا على أن صيغتنا عالمية بالنسبة للشكل العام للبيضة، إلا أنه لا يمكن أن يتناسب كل محيط آخر للبيضة مع الإطار الهندسي الصارم. وهذا لأن الكائنات الطبيعية أكثر تنوعا وتغيرا من الكائنات الرياضية".ويدعي الباحثون أن هذه الصيغة العالمية التي طال انتظارها هي خطوة مهمة في فهم ليس فقط شكل البيضة نفسها، ولكن أيضا كيف ولماذا تطورت، ما يجعل التطبيقات البيولوجية والتكنولوجية واسعة الانتشار ممكنة.ووجدت الأوصاف الرياضية لجميع أشكال البيض الأساسية بالفعل تطبيقات في أبحاث الأغذية والهندسة الميكانيكية والزراعة والعلوم الحيوية وعلم الطيران.وعلى سبيل المثال، يمكن تطبيق هذه الصيغة على البناء الهندسي لأوعية رقيقة الجدران على شكل بيضة، والتي يجب أن تكون أقوى من الأوعية الكروية النموذجية.وقال الفريق إنه اختراق مهم مع تطبيقات متعددة بما في ذلك الأوصاف العلمية المختصة لجسم بيولوجي.والآن، بعد أن أصبح بالإمكان وصف البويضة عن طريق الصيغة الرياضية، سيتم تبسيط العمل في مجالات النظاميات البيولوجية، وتحسين المعايير التكنولوجية، وحضانة البيض واختيار الدواجن إلى حد كبير.وتعتبر الخصائص الخارجية للبيضة حيوية للباحثين والمهندسين الذين يطورون تقنيات احتضان ومعالجة وتخزين وفرز البيض.وهناك حاجة إلى عملية تعريف بسيطة باستخدام حجم البويضة ومساحة السطح ونصف قطر الانحناء ومؤشرات أخرى لوصف ملامح البويضة التي توفرها هذه الصيغة.ويوجد لها تطبيقات تتجاوز تكنولوجيا الغذاء وصناعة الدواجن، حيث يقول الباحثون إن الأشكال الهندسية على شكل بيضة تستخدم على نطاق واسع في الهندسة المعمارية.ونُشرت النتائج في مجلة Annals of the New York Academy of Sciences.المصدر: روسيا اليوم عن ديلي ميل



اقرأ أيضاً
العثور على نوع جديد من الثدييات من عصر الديناصورات في منغوليا
عثر فريق دولي من علماء الحفريات على أحفورة في صحراء غوبي في منغوليا لنوع غير معروف من الثدييات عاش في العصر الطباشيري الذي امتد من 100 مليون سنة إلى حوالي 66 مليون سنة مضت.وأفادت مجلة " Acta Palaeontologica Polonica" بأن العلماء أطلقوا على الحيوان الجديد الذي يبلغ حجمه حجم الفأر تقريبا، اسم "رافجا إيشي" ( Ravjaa ishiii).ويذكر أن العلماء عثروا في عام 2019، على جزء من الفك السفلي يبلغ طوله سنتيمترا واحدا فقط.وأظهر التحليل أن الحيوان ينتمي إلى عائلة Zhelestidae؛ وهي ثدييات قديمة من العصر الطباشيري، ولكن الشكل الفريد للفك والأضراس العالية يميزه عن الممثلين الآخرين للمجموعة، ما جعل من الممكن تحديد جنس ونوع منفصلين.ويغير هذا الاكتشاف، الذي هو الأول لـ "Zhelestidae " في منغوليا، فكرة توزيع هذه الحيوانات، حيث كان يعتقد في السابق أنها تعيش بشكل رئيسي في المناطق الساحلية، لكن "رافجا إيشي" يثبت أنها عاشت أيضا في أعماق المناطق القارية.
علوم

حقن الذهب في العين.. تقنية جديدة للحفاظ على البصر
كشفت دراسة جديدة تم تطبيقها على الفئران في الولايات المتحدة أن حقن الذهب في العين قادر على علاج التنكس البقعي المرتبط بالعمر (AMD) ومشاكل العين الأخرى. ويؤثر التنكس البقعي على الملايين في جميع أنحاء العالم ويزداد احتماله مع تقدمنا في العمر، ويتسبب في ضبابية الرؤية ومشاكل أخرى. ويقول المهندس الحيوي جياروي ني، من جامعة براون في ولاية رود آيلاند: "هذا نوع جديد من دعامات الشبكية لديه القدرة على استعادة الرؤية المفقودة بسبب التنكس الشبكي دون الحاجة إلى جراحة مُعقدة أو تعديل جيني، نعتقد أن هذه التقنية قد تُحدث نقلة نوعية في أساليب علاج حالات التنكس الشبكي". كيف يعمل العلاج الجديد؟ يتم دمج جزيئات نانوية من الذهب دقيقة جدا، أرق من شعرة الإنسان آلاف المرات، مع أجسام مضادة تستهدف خلايا معينة في العين، ثم يتم حقنها في الغرفة الزجاجية المليئة بالهلام بين الشبكية وعدسة العين. وبعد ذلك، يتم استخدام جهاز ليزر صغير بالأشعة تحت الحمراء لتحفيز هذه الجزيئات النانوية وتنشيط الخلايا المحددة بنفس الطريقة التي تعمل بها الخلايا الحساسة للضوء. وعلى الفئران التي تم اختبار العلاج عليها، والتي تم تعديلها لتصيبها اضطرابات شبكية، كان العلاج فعالا في استعادة الرؤية جزئيا على الأقل (من الصعب إجراء اختبار رؤية كامل على الفئران)، حسبما ذكر موقع "ساينس أليرت" العلمي. وأوضح ني نتائج التجربة قائلا: "أظهرنا أن الجزيئات النانوية يمكن أن تبقى في الشبكية لعدة أشهر دون سمية كبيرة، وأثبتنا أنها يمكن أن تحفز النظام البصري بنجاح. وهذا أمر مشجع للغاية للتطبيقات المستقبلية". وكما هو الحال في معظم الدراسات على الفئران، فهناك فرصة جيدة لترجمة النتائج وتطبيقها على البشر، لكن ذلك سيستغرق بعض الوقت للوصول إلى استخدام آمن يمكن للسلطات الصحية الموافقة عليه.
علوم

كارثة بيئية صامتة تهدد سدس الأراضي الزراعية في العالم!
كشفت دراسة حديثة أن نحو سدس الأراضي الزراعية حول العالم ملوث بالمعادن الثقيلة السامة، حيث يعيش ما يصل إلى 1.4 مليار شخص في مناطق عالية الخطورة حول العالم. وتقدر الدراسة أن 14% إلى 17% من الأراضي الزراعية عالميا، ما يعادل 242 مليون هكتار، تعاني من تلوث بمعادن ثقيلة سامة تتجاوز عتبات السلامة الزراعية والصحية للإنسان، ما يعرض صحة الملايين للخطر. وأظهرت النتائج التي اعتمدت على تحليل أكثر من ألف دراسة إقليمية وتقنيات التعلم الآلي، أن المعادن الخطيرة مثل الزرنيخ والكادميوم والكروم والنيكل والرصاص والنحاس والكوبالت تنتشر في مساحات شاسعة من الأراضي الزراعية، مع تركيزات عالية بشكل خاص في مناطق جنوب وشرق آسيا وأجزاء من الشرق الأوسط وإفريقيا. ويقدر الباحثون أن ما بين 900 مليون إلى 1.4 مليار شخص يعيشون في مناطق عالية الخطورة نتيجة هذا التلوث. ووجدت الدراسة أن الكادميوم هو أكثر المعادن السامة انتشارا، وكان متواجدا بشكل خاص في جنوب وشرق آسيا، وأجزاء من الشرق الأوسط، وإفريقيا. وحذرت الدكتورة ليز رايلوت، الخبيرة في علم الأحياء بجامعة يورك، من العواقب الوخيمة لهذا التلوث الذي "يدخل سلسلتنا الغذائية ومصادر مياهنا، مسببا مشاكل صحية خطيرة تتراوح بين الأمراض الجلدية وتلف الأعصاب والأعضاء، وصولا إلى زيادة مخاطر الإصابة بالسرطان". وأشارت إلى أن طبيعة هذه الملوثات تسمح لها بالبقاء في التربة لعقود، ما يزيد من صعوبة التخلص منها. ويأتي التلوث من مصادر طبيعية وأنشطة بشرية متعددة، وتسبب التربة الملوثة مخاطر جسيمة على النظم البيئية وصحة الإنسان، بالإضافة إلى انخفاض إنتاج المحاصيل، مما يُهدد جودة المياه وسلامة الغذاء بسبب التراكم البيولوجي في حيوانات المزارع. يمكن أن يستمر تلوث التربة بالمعادن السامة لعقود من الزمن بمجرد دخول التلوث إلى التربة. ويحذر العلماء من أن الطلب المتزايد على المعادن لصناعة التقنيات الخضراء - مثل توربينات الرياح والبطاريات الكهربائية والألواح الشمسية - قد يفاقم أزمة تلوث التربة بالمعادن الثقيلة. كما أبرزت الدراسة التحدي العالمي المتمثل في أن التلوث المعدني لا يعترف بالحدود السياسية، ما يتطلب تعاونا دوليا لمواجهته، خاصة في الدول الفقيرة التي تتحمل العبء الأكبر بينما تداعياتها تمتد لتهدد الأمن الغذائي العالمي. وهذه النتائج تضع العالم أمام تحد ثلاثي الأبعاد: بيئي يتمثل في تدهور النظم الإيكولوجية، واقتصادي عبر خفض الإنتاجية الزراعية، وصحي بسبب المخاطر الجسيمة على البشر. وهذا يستدعي استجابة عاجلة تشمل تعزيز الرقابة، وتطوير تقنيات معالجة التربة، ووضع سياسات عالمية للحد من التلوث المعدني، مع التركيز على دعم الدول النامية الأكثر تأثرا بهذه الكارثة البيئية الصامتة.
علوم

تحذيرات من عاصفة شمسية قد تدمر العالم الرقمي وتعيدنا إلى القرن الـ19
حذّر فريق من الخبراء من احتمال وقوع عاصفة شمسية هائلة قد تضرب الأرض في أي لحظة، بقوة كافية لتعطيل الأقمار الصناعية وتدمير البنية التحتية لشبكات الكهرباء. ورغم أن توهجات شمسية بهذا الحجم لم تحدث منذ أكثر من ألف عام، إلا أن تكرارها اليوم سيُشكل تهديدا غير مسبوق على العالم الرقمي والأنظمة الحيوية التي يعتمد عليها الإنسان في حياته اليومية. ويطلق العلماء على هذا النوع من الظواهر اسم "حدث مياكي"، وهو مصطلح مستمد من اكتشاف الباحثة اليابانية فوسا مياكي عام 2012، حين لاحظت ارتفاعا حادا في مستويات الكربون-14 في حلقات أشجار أرز تعود إلى أكثر من 1250 عاما. وأشار تحليلها إلى أن مصدر هذا الارتفاع كان انفجارا شمسيا ضخما أطلق كميات هائلة من الجسيمات عالية الطاقة نحو الأرض. وصرّح البروفيسور ماثيو أوينز، من جامعة ريدينغ، بأن تكرار "حدث مياكي" اليوم "سيُحرق محولات الكهرباء ويحدث انهيارا في شبكات الطاقة، ويجعل من الصعب إعادة تشغيلها بسبب طول فترة تصنيع المحولات واستبدالها". ماذا سيحدث إذا ضُربت الأرض بعاصفة شمسية شديدة؟ انهيار شبكات الكهرباء حول العالم. انقطاع الإنترنت وخدمات الاتصالات. تعطل الأقمار الصناعية وأجهزة الملاحة. توقف محطات تنقية المياه والصرف الصحي. تلف الأغذية المبردة نتيجة انقطاع الكهرباء. زيادة الإشعاع على ارتفاعات الطيران العالية، ما قد يؤثر على صحة الركاب والطاقم. استنزاف طبقة الأوزون بنسبة تصل إلى 8.5%، مع تأثيرات مناخية ملحوظة. مشاهد مذهلة للشفق القطبي قد تُرى في مناطق غير معتادة حول العالم. وأوضح العلماء أن العالم قد لا يحصل إلا على 18 ساعة فقط من الإنذار المسبق قبل وصول الجسيمات الشمسية إلى الأرض، وهو وقت غير كاف لاتخاذ إجراءات وقائية فعالة على نطاق واسع. ويشير الخبراء إلى أن "حدث مياكي" قد يكون أقوى بعشر مرات على الأقل من عاصفة "كارينغتون" الشهيرة عام 1859، والتي سببت حينها تعطل التلغرافات واشتعال أجهزتها وظهور الشفق القطبي في مناطق قريبة من خط الاستواء. وفي دراسة أجرتها جامعة كوينزلاند، خلص العلماء إلى أن حدثا من هذا النوع اليوم قد يُحدث ضررا بالغا بالمجتمع التكنولوجي والمحيط الحيوي، بسبب ضعف قدرة العلماء على التنبؤ به وصعوبة التعامل مع نتائجه. وأشارت الدراسة إلى أن الكابلات البحرية والأقمار الصناعية قد تتعرض لأضرار جسيمة، ما يؤدي إلى انقطاع طويل الأمد للإنترنت، ويعطل الاقتصاد العالمي والبنية التحتية الرقمية.
علوم

التعليقات مغلقة لهذا المنشور

الطقس

°
°

أوقات الصلاة

الجمعة 09 مايو 2025
الصبح
الظهر
العصر
المغرب
العشاء

صيدليات الحراسة