الكاتب: Zainab Altal

تعتمد العمليات الخلوية على عمل البروتينات، مما يجعل إيجاد طرق للتحكم في وظائفها عاملاً رئيسياً في تطوير الأدوات البيوتكنولوجية.

يُعتبر من الصعب للغاية التحكم بدقة في البروتينات، لكن تقنية التوليد الحراري للجينات تتيح ذلك عن طريق التسخين أو التبريد الخفيف للبروتين لتفعيله أو تعطيله.

حقق باحثون من جامعة كانازاوا هذا التغيير الناتج عن الحرارة، من خلال الجمع بين جزأين، وهما كاسباس-8 (بروتين يوجه الخلايا عندما يحين موعد موتها) وعديدة الببتيدات الشبيهة بالإيلاستين، والتي تتجمع معًا عندما ترتفع درجة الحرارة فوق 35-40 درجة مئوية.

وتتمثّل النتيجة النهائية في الحصول على بروتين يُحافظ على هدوئه إلى أن يحين الوقت وترتفع درجة الحرارة، فتتجمع عديدة الببتيدات الشبيهة بالإيلاستين، وتُسحب جزيئات كاسباس-8 لتصبح قريبة بما يكفي لتغيير إشارة التدمير الذاتي.

تمكّن الفريق من خلال اختبار سلالاتٍ من الخلايا البشرية واستخدام مؤشّر فلوري متوهج، من مشاهدة العملية بشكل مباشر، حيث أُضيفت الحرارة باستخدام ليزر الأشعة تحت الحمراء الدقيق وتم تحفيز موت الخلية في خلايا مفردة.

تشير النتائج التي نُشرت في المجلة العلمية “إيه سي إس نانو“، المعنيّة بمواد النانو، إلى حصول العلماء على طريقة جديدة لدراسة ومراقبة سلوك الخلية بدقة بالغة، كما يفتح هذا آفاقًا جديدة أمام العلاجات التي تستهدف خلايا معينة (مثل علاجات السرطان) وترك الخلايا الأخرى دون مساس.

إقرأ المزيد حول هذا الموضوع: السرطان قد يتمكن من الانتشار لكنه لن يتخفّى بعد اليوم

كرّمت جائزة نوبل في الفيزياء هذا العام ثلاثة باحثين عن بحوثهم التي أجروها في علم ميكانيكا الكم أجريت قبل عقود.

فاز ميشيل إتش. ديفوريت من جامعة ييل وجون إم. مارتينيس، من جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا وجون كلارك، من جامعة كاليفورنيا في بركلي بالجائزة المرموقة عن عملهم البحثي الرائد في سلسلة من التجارب على الدوائر الكهربية في ثمانينيات القرن الماضي.

يبدو منح جائزة نوبل اليوم عن عمل أُجري منذ ما يزيد عن أربعة عقود أمرًا غير عادي، وليس هناك من هو أكثر اندهاشًا لهذا الأمر من الفائزين بالجائزة. وقال جون كلارك في مؤتمر صحفي عقده بعد أن علم بفوزه بالجائزة مباشرةً: “أنا مندهش تمامًا، إذ لم ندرك بأي شكل أن ما قمنا به قد يكون أساسًا لجائزة نوبل، حيث يعمل الكثير من الناس على الحوسبة الكمية، ويعتبر اكتشافنا هو في كثير من النواحي الأساس لذلك”.

وذكر الموقع الإلكتروني الخاص بجائزة نوبل: “استخدم الفائزون بالجائزة سلسلة من التجارب لإظهار أن الخصائص الغريبة للعالم الكمي يمكن جعلها ملموسة في نظام بحجم يمكن الإمساك به باليد. وأظهرت دوائرهم الكهربائية فائقة التوصيل قدرتها على الانتقال من حالة إلى أخرى كما لو أنها تمر مباشرة عبر جدار، كما بيّنوا أن النظام يمتص ويطلق الطاقة بجرعات محددة، تمامًا كما تنبأت ميكانيكا الكم بذلك”.

وكشف عملهم البحثي في نهاية الأمر أن استخدام الأنفاق الكمية يتيح للإلكترونات أن تشق أنفاقها عبر حواجز الطاقة. وأثبت هذا الكشف إمكانية إعادة إنتاج الأنفاق الكمية أيضًا في الدوائر الكهربية في العالم الفعلي.

ويرجع الفضل لذلك في وجود الرقائق الكمية التي تعمل باستخدام وحدة المعلومات الكمية “كيوبت” وتتمتع بقدرات مضاعفة الآن، وهو ما يساعد في حل المشاكل التي لا تستطيع الحواسيب التقليدية حلها.

وعلى غرار ما يحدث في تطوير الأدوية على سبيل المثال: يمكن استخدام هذه الرقائق في عمليات محاكاة للتفاعلات الكيميائية والجزيئية المعقدة وهو ما يتيح مستويات مرتفعة من الدقة تتجاوز كثيرًا قدرة الحواسب الفائقة التقليدية.

الصورة: Shutterstock

وتشمل المجالات الأخرى التي يمكن أن تتطور بفضل الرقائق الكمية الذكاء الاصطناعي والخدمات اللوجستية وإدارة سلاسل التوريد والنمذجة المالية والبحوث العلمية المتطورة.

وقال أولي إريكسون، رئيس لجنة جائزة نوبل للفيزياء، في مؤتمر صحفي: “كان مذهلًا أن نستطيع الاحتفاء بقدرة ميكانيكا الكم على تقديم مفاجآت جديدة بصفة مستمرة على مدى قرن. وهو أيضًا أمر مفيد إلى حد هائل، ذلك أن ميكانيكا الكم هي الأساس لكافة تطورات التكنولوجيا الرقمية”.

وبرغم أن هذا الاكتشاف تحقق في ثمانينيات القرن الماضي، إلا أنه ذو تأثير عميق وشامل ويواصل توفير الأساس الذي تتطور الحوسبة الكمية استنادًا إليه، حيث أن التطبيقات العلمية للاكتشاف لم تكن بالضرورة واضحة آنذاك، لكنها أصبحت واضحة الآن.

يتقاسم الفائزون الثلاثة القيمة المالية للجائزة والتي تبلغ 11 مليون كرونة سويدي (1,16 مليون دولار أميركي).

إقرأ المزيد حول هذا الموضوع:المستشعرات الكمية تنتقل بالقياسات الدقيقة إلى مستويات غير مسبوقة