نوع جديد من الوراثة

نوع جديد من الوراثة

تستطيع المواد الكيميائية والإجهادات ( Stresses ) أن تغير بشكل دائم فعالية جينات معينة دون أن تغير تتاليات الدنا ( DNA ) ( Sequences ) هذه الجينات ويبدو أن بعض التغيرات خارج الجينية ( Epigenetic Changes ) يمكن أن ترثها أجيال المستقبل وأن تكون سببا للأمراض .

فعند ولادة الأطفال فإنهم يرثوا من الأم نصف الدنا ومن الأب نصف الدنا الآخر ( DNA )

الموجود لديهم وكان يعتقد أن انتقال الدنا من النطفة أو البيضة إلى الجنين الطريق الوحيد لنقل المعلومات الوراثية ( Heritable Information ) من الوالدين إلى أطفالهم بالنسبة للبشر والثدييات الأخرى .

فإن الدنا ليس الوحيد الذى يتحكم فى المصير صحيح أن العديد من صفات الطفل مكتوب فى الدنا الخاص به وبالتحديد فى الجينات المكودة للبروتين فى كود تتاليات الدنا التى تحكم أشكال البروتينات ووظائفها والتى تعتبر حصان العمل فى الخلية لكن المواد الغذائية مهمة فنوعية ما نأكله وما نتعرض له من ملوثات بيئية ومن ضغوط تؤثر فى كيفية عمل الجينات فيتم اللجوء للمؤثرات الاجتماعية والبيئية لتفسير بعض الظواهر كإصابة التوائم المتماثلة بأمراض مختلفة مع أن لهذه التوائم تركيبات جينية شديدة التشابه .

إن الإرث الحيوى ( البيولوجى ) للأطفال يتضمن أكثر من تتاليات الدنا الخاصة بالأبوين فإن الإرث لا يقتصر على الأولاد بل يمكن أن يصل إلى الأحفاد وأولاد الأحفاد فالإرث يعرف

( المعلومات خارج الجينية ) وتسكن المعلومات كالدنا فى الكروموسومات التى تؤوى عن تتاليات الدنا بأنها تستجيب للبيئة ويمكن أن تأخذ أشكالا مختلفة من ضمنها شكل الجزيئات الصغيرة التى يمكن أن ترتبط كيميائيا بالدنا وبالبروتينات الموجودة فى الكروموسومات .

وتبين من الأبحاث والتجارب التى أجريت على الفئران أن بعض الملوثات ومن ضمنها الكيماويات الزراعية ووقود الطائرات النفاثة وحتى بعض المواد البلاستيكية يمكن أن تحفز التحويرات خارج الجينية التى تسبب المرض والمشكلات التناسلية ويمكن أن يحصل دون أى تغيير فى تتاليات الدنا الخاصة بالحيوانات المجرى عليها التجارب فعندما تحدث الطفرات خارج الوراثية ( Epimutations ) فى الخلايا التى تظهر فى البيوض والنطاف فإنها تتثبت فى مكانها وتنتقل للأجيال التالية حاملة معها المخاطر الصحية .

ويتطور العلم بسرعة وإن الدراسات التى تجرى على الحيوانات أن الطفرات خارج الوراثية يمكن أن تنتقل من جيل لآخر فإن الكثير من النواحى الحيوية التى يتشارك فيها البشر مع الثدييات فإن انتقال التحورات من جيل لآخر يمكن أن يحدث لدى البشر فإذا كان الأمر صحيحا فإن عواقبه على الصحة العامة يمكن أن تكون عميقة فبعض أنواع البدانة وداء السكرى وبعض الأمراض الأخرى التى بدأت تتزايد بسرعة لدى الأطفال فيمكن أن يكون سببها الأصلى تعرض آباء هذه الأجيال لملوثات ( DDT ) والديوكسين .

المادة السوداء فى الجينيوم :

إن التأثيرات خارج الجينية فى الخلايا فإن مدى التأثيرات لم يتضح إلا حديثا فقد لاحظ علماء الحياة أن العديد من المواقع فى دنا الثدييات تحمل جذور المثيل ( CH3 ) فقد لوحظت هذه العلامة خارج الجينية ( Epigenetic mark ) كثيرا عند البشر حيث يرد حرف ( C ) الذى يرمز إلى السيتوزين قبل حرف ( G ) الذى يرمز إلى الغوانين فى تتاليات الدنا ويتكرر فى نحو ( 28 مليون موقع ) على طول الكروموسومات فإن الوظيفة الرئيسية للمثيل إيقاف عمل الترانسبوزونات وتأثيرها الذى هو الاستطالة الخطرة للدنا التى يمكن أن تغير مواقعها الأصلية على الكروموسومات وتنتقل لمواقع أخرى من الجينيوم بطرق تؤدى لظهور المرض فإن عملية ( المثيلة ) تساعد على تنظيم نشاط الجينات العادية وأنها يمكن أن تنحرف وتضل الطريق مسببة العديد من السرطانات والاضطرابات الأخرى .

فى ( 90 / ق 20 ) بدأ العلماء بدراسة عمل أنواع أخرى من العلامات خارج الجينية فإن المثيل والأستيل وغيرهما من المواد الكيميائية المتحورة يمكنها أن تربط بنى خرزية الشكل تتألف من مجموعة من البروتينات ( الهيستونات ) ويلتف دنا الكروموسومات حول كل خرزة هيستون مغلفا إياها ومن خلال التحكم فى شدة التفاف الدنا ومن مدى تباعد الخرزات أو تقاربها تستطيع علامات الهيستونات أن تفعل أو توقف عمل مجموعات كاملة من الجينات فالجينات الموجودة فى المناطق الشديدة الالتفاف لا تلاحظها البروتينات التى تفعل نشاط الجين .

ولقد ظهرت عوامل أخرى خارج جينية من ضمنها البنية الثلاثية الأبعاد المتغيرة باستمرار لجزىء الدنا والكروموسومات وعدد من أنواع الرنا ( الرنا غير المكودة ) التى يتأثر بعضها مع العلامات خارج الجينية المتوضعة على الدنا والهيستونات ويعبر عنها بأنها غير مكودة لتمييزها عن تتاليات الرنا التى تنسخ من دنا وتعمل كقوالب لصنع البروتينات التى كودتها الجينات .

إن العوامل خارج الجينية تعمل معا للتأثير فى نشاط الجين بطرق معقدة مستقلة عن تتاليات الدنا ويتمتع الفعل المتبادل بين الجينات والجينيوم خارج الجينى بصفة الديناميكية ففى كل مرة تتضاعف فيها الخلية يتم نسخ العلامات خارج الجينية الموجودة فى كروموسوماتها لكروموسومات الخلايا البنات فإن الحوادث خارج الجينية التى تحدث مبكرة فى الحياة يمكن أن تغير سلوك الخلايا مع مرور الزمن .

فإنه فى حين تعمل الخلايا بجد على حماية تتاليات الدنا فى الكروموسومات من أى تغيير إلا أنها تعدل أنماط العلامات خارج الجينية أثناء تنامى المتعضى ( Organism ) والتشيخ ( Aging ) وتساعد التغيرات على تحديد كيف تتخصص الخلايا لتصبح خلية جلدية أو خلية دماغية فإن التغيرات الدقيقة فى المعلومات خارج الجينية تغير الجينات النشيطة فى كل جزء من الجسم البشرى وتستطيع الكيماويات المؤذية والعوز الغذائى ومؤثرات أخرى أن تكون السبب فى إضافة علامات خارج جينية أو إزالتها بطرق تؤثر فى نشاط الجين .

إن التأثيرات خارج الجينية تؤدى دورا حاسما فى النمو والتشيخ وحتى فى السرطان فإذا كانت الطفرات خارج الوراثية ( Epimutations ) فالتغيرات خارج الجينية غير الطبيعية يمكن أن تنقل عبر الأجيال عند الثدييات .

وراثة عرضية :

إن الطفرات خارج الوراثية المتعددة الأجيال فعن طريق دراسة تأثير استعمال مادتين كيميائيتين شائعتى الاستعمال فى المزارع فى تكاثر الفئران فإن مبيد الفئران

( مثوكسى كلور / Methoxychlor ) ومبيد الفطريات  فينكلوزولين / Vinclozolin

وإن المادتان ككثير من الكيماويات الزراعية تتدخلان فى الإشارات الهرمونية التى تساعد على تشكل جهاز التكاثر وعمله فعن طريق حقن المواد للجرزان الحوامل فى اسبوعها الثانى فعندما تتشكل الغدد التناسلية ( المناسل / Gonads ) فإن النسل الذكرى كله كانت له خصى غير طبيعية وقليلة العدد .

فالعلامات خارج الجينية فإن العيوب قابلة للانتقال من جيل لآخر فوجود خطة لاستيلاد الفئران التى كانت قد عرضت لمادتى ( مثوكسى كلور ) أو ( فينكلوزولين ) أثناء وجودهما فى الرحم فالقيام بتزويج ذكر بأنثى من فئران التجارب لا قرابة بينهما .

فإن تفحص أحفاد الإناث المتزاوجة لمعرفة فيما إذا كانت مصابة بأى مرض فلن تجد فى الأحفاد أى عيب فوجد أن ( 90 % ) من الأحفاد الذكور كانت مصابة بالمرض فى الخصى وهى لا تزال أجنة كما فى الآباء فإن الآباء كانت أجنة بحجم الدبوس عندما تعرضت مع أجدادها للمبيدات ولو لفترة قصيرة .

وكانت النتيجة مفاجئة لأن كثيرا من الدراسات السمية ( Toxicology ) التى كانت قد بحثت عن أدلة بأن المواد الكيميائية كالفينكلوزولين تحدث طفرات فى الدنا فإن تواتر الطفرات الجينية لم يرتفع فى الفئران التى عرضت لهذه العوامل فلم يستطع علم الوراثة التقليدى أن يفسر ظهور سمة جديدة بتواتر قدره ( 90 % ) فى فصائل مختلفة .

فإن الجنين الصغير يحتوى على خلايا منشئة أولية ( Primordial germ cells ) هى الخلايا السلفية المولدة للنطاف أو البيوض فإن المادة الكيميائية التى استعملت كانت قد أثرت مباشرة فى الخلايا السلفية وأن التأثير قد استمر عندما انقسمت الخلايا وتحولت إلى نطاف أو بيوض وانتقل إلى الأحفاد فإن التعرض القصير الأمد هو السبب المباشر فى إصابة خصى الأحفاد بالمشكلات وأن أجيال المستقبل للفئران يجب أن تكون طبيعية .

ويوجد اختبار مؤكد لمعرفة ما إذا كان التأثير المباشر للمادة الكيميائية هو السبب فى الإصابة فلقد تم استنسال جيل رابع ثم خامس من الفئران وكان فى كل مرة نزاوج سلالات الفئران الأصلية التى لا قرابة بينها وكانت قد عرضت لمواد كيميائية بهدف تفادى تشعيع

( Avoid diluting ) السلالة وعندما نضجت أولاد الأحفاد ومن ثم أولاد أولاد الأحفاد تبين أن ذكور كل جيل كانت تعانى مشكلات مشابهة لأسلافها وكان السبب الجرعات المتتالية لكن ليست عالية من الكيماويات الزراعية كانت ترش لعقود على الفواكه والخضار والكروم وملاعب الجولف .

فقد تم تكرار التجارب لعدة سنوات مرات عديدة للتأكد من صحة النتائج والحصول على براهين إضافية وأن التعليل الموضوعى للظاهرة أن تعرض الفئران للكيماويات سبب طفرات خارج وراثية تدخلت فى تطور المناسل ( الغدد التناسلية ) فى الأجنة الذكرية وأن الطفرات خارج الوراثية تنتقل من النطاف لخلايا الجنين المتنامى بما فى ذلك الخلايا المنشئة الأولية وأنها تتابع الانتقال لعدة أجيال فإن التعرض لمبيدات الفطريات أدى لتغيير المثيلة فى مواقع مهمة متعددة فى دنا نطاف الأنسال .

نتائج مزعجة :

إن الدراسات غير الصناعية ذكروا صعوبة التأكد من بعض النتائج لأن تم استخدام طرق تجريبية مختلفة كإعطاء الفئران الكيماويات عن طريق الفم أو استخدام سلالات من الفئران ناتجة من زواج أقارب ( Inbreeding ) أو تربية الذكور غير المتأثرة مع الفئران الناتجة من سلالة لم تتعرض للمبيد الفطرى وجميع الممارسات تضعف كثيرا قابلية تأثر السلالة فى الأجيال التالية .

إن الطفرات خارج الوراثية يمكن أن تدوم عدة أجيال وبينت الدراسات أن أحفاد أحفاد الفئران المعالجة بمبيد الفطريات قد غيرت بصورة دائمة أنماط المثيلة فى نطافها وخصاها ومبايضها والنشاط غير الطبيعى للجينات فى الخلايا المنشئة الأولية للفئران فإن الجيل الرابع من الأنسال أصبحت عرضة لزيادة الوزن والقلق حتى أنها تختار أزواجها بصورة متباينة فيوجد ملوثات مؤثرة يمكن أن تؤدى لنفس النتائج فإن الصفات المكتسبة عبر الأجيال يمكن ملاحظتها فى عدد كبير من الأنواع بما فى ذلك النباتات والذباب والديدان والأسماك والقوارض والخنازير .

إن تعريض الفئران الحوامل لملوث ( ديوكسين ) أو وقود الطائرات النفاثة أو طاردات الحشرات أو لمزيج من ( البيسفنول A ( BPA ) والفثالات ( Phthalates ) وهى مركبات كيميائية لمادة تستعمل فى علب الطعام وحشوات الأسنان تحرض حدوث العديد من الاضطرابات الصحية الموروثة حتى أفراد الجيل الرابع كشذوذات فى البلوغ والسمنة وأمراض فى المبايض والكبد والبروستات وقد لوحظ المئات من التغيرات النوعية فى أنماط مثيلة الدنا فى النطاف حيث وجد أنها لا تتبع أنماط التوريث المعهودة فى علم الوراثة فإن ما خارج الطفرات وليس طفرات تتاليات الدنا هو السبب الكامن وراء الاضطرابات .

إن دراسة آثار الديوكسين على الفئران فإن نحو نصف بنات الأمهات التى عرضت كانت غير خصبة وأن العديد مما حمل منها ولدت قبل الأوان واستمرت مشكلات الحمل جيلين على الأقل .

وفى الدراسات كانت الجرعات الكيميائية أكثر بكثير مما يأتى من الوسط الملوث وإن نتيجة البحث كانت تأثيرات منتقلة عبر الأجيال تشبه ما ينتج من جرعات مماثلة عند البشر أنه عندما تعطى الفئران كميات كافية من البيسفنول A فى طعامها لإنتاج سويات من الدم الموجودة فى أنسال الفئران حتى الجيل الخامس تقضى وقتا أقل فى استكشاف أقفاصها ووقتا أطول فى التأثر مع الفئران الأخرى فإن تحول الشخصية

( Personality Shift ) سببه تغير نشاط الجينات بسبب الأوكسيتوسين / الفازوبرسين  

الذين يؤثرا فى السلوك الاجتماعى ففى الدراسة حول البيسفنول A تتطابق التأثيرات مع أنماط تغير مثيلة الدنا فإن الدليل على الترافق لا يزال غير مباشر فقد تكون أنواع أخرى من التغيرات فوق الطفرية .

وتوجد دراسات أخرى يمكن أن تحدد ما إذا كانت الطفرات خارج الوراثية تؤثر فى عدة أجيال من البشر كما حدث مع القوارض ويتابع أحد الأبحاث ما حدث نتيجة حادثة طبيعية

مشؤومة فلقد حدث انفجار فى معمل كيميائى أدى لتعرض جميع سكان المنطقة لتراكيز مرتفعة من مادة ( الديوكسين ) وكانت أول حادثة مسجلة يتعرض فيها جمهور واسع لهذه المادة الخطرة فعن طريق قياس كمية الديوكسين فى دماء ما يقرب من ( 1000 إمرأة ) تأثرن بالحادث لمعرفة النتيجة على صحتهن .

فإن كل ازدياد ب ( 10 مرات ) لتعرض المرأة للديوكسين خلال الحادث أدى لزيادة الزمن اللازم للحمل قدرها ( 25 % ) كما أدى لتضاعف خطر عدم الحمل وأن النساء اللواتى كن أصغر من ( 13 سنة ) وقت الحادث تضاعف لديهن وهن بالغات بخطر الإصابة بمتلازمة الأيض ( Metabolic Syndrome ) وهى مجموعة من العوارض كارتفاع ضغط الدم والكلوكوز فى الدم وهى حالات تسهم فى احتمال الإصابة بأمراض السكرى والقلب فإن نتائج فحوص الغدة الدرقية لحفيدات النسوة اللواتى تعرضن للديوكسين كانت غير طبيعية

وبما أن اضطرابات الأيض والتناسل الأكثر شيوعا من خلال خارج الجينيوم فى حيوانات التجربة فإن النتائج توحى أن الديوكسين يمكن أن يشجع حدوث الطفرات خارج الوراثية عند البشر ويتعزز الشك إذا ما وجد أن أولاد وأحفاد النساء أبدت نسبة عالية من حالات العقم والسمنة .

فعن طريق سلسلة من الراسات استخدمت فيها بيانات لنحو ( 900 شخص ) ولدوا فى الأعوام ( 1890 / 1905 / 1920 ) بالسويد إضافة إلى بيانات آبائهم وأجدادهم وعن طريق المقارنة لسجل وفاة الأشخاص مع بيانات الموارد الغذائية فى السويد حين مرت السويد بفترات متعاقبة من القحط فى المحصول الزراعى مدة كل منها سنتان وتبين من الدراسة أن النسوة اللواتى مرت جداتهن عندما كن صغيرات السن بالنمط المتذبذب بين توفر الغذاء والجوع كن مصابات بنسب عالية من الأمراض القلبية المميتة .

فإن الخطورة الزائدة لم تشاهد عند الرجال ولا عند النساء الذين تحمل أجدادهم ندرة الطعام فإن النمط الغريب من الوراثة يشير بشدة ولأسباب مختلفة إلى أن التغيرات خارج الجينية فعالة وبخاصة ظاهرة ( التخميد / Imprinting ) وقد لوحظ حدوث أمور مشابهة عند أحفاد الشعب الهولندى الذى عانى الجوع أثناء الحرب العالمية الثانية .

تخميد خارج الجينية الوالدية :

إن الكثير من علماء الحياة يترددون فى قبول أن الطفرات خارج الوراثية تسببها البيئة وتستقر فى مسار الخلايا المنشئة ويبدو أن الفرضية تتناقص مع الاعتقاد السائد بأن العلامات خارج الجينية تمحى من الدنا ويعاد كتابتها ثانية أثناء العملية التناسلية ليس مرة واحدة بل اثنتين فإن العمليات تزيل أى طفرة غير وراثية مكتسبة قبل أن تسبب أى مشكلة فى الجيل التالى فعملية المحى تحصل فعلا لكن إلى أى مدى ؟ .

إن أول موجة من التخميد بعد عدة أيام من حدوث الحمل حيث تنفصل علامات المثيل من الكروموسوم وهى عملية تمنح الخلايا الجذعية الجنينية القدرة على إنشاء كل أنواع الخلايا وبعدئذ تعاد ( المرتبطات / Tags ) عندما يبدأ الجنين بالتنامى وعندما تبدأ الخلايا بالانقسام والتخصص تظهر نماذج محددة من مثيلة الدنا فى كل نمط من الخلايا مما يساعد على تكييف الخلايا بحيث يصبح كل منها قادرا على القيالم بعملها الخاص .

إن ما يحجب جينات قليلة خاصة عن الموجة الأولى من عملية المحى خارج الجينى فإن علماء الحياة يشيرون إلى أن الجينات على أنها جينات أمومية وأبوية مخمدة لأن العلامات خارج الجينية مصونة وتضمن أن نسخة الأم أو الأب من الجين هى التى تستعمل لصنع البروتين فإنه بالنسبة للأولاد يقوم الجين ( AGF2 ) الذى يكود الهرمون الضرورى لنمو الجنين يكون نشيطا على الكروموسوم الذى ورثوه من الأب أما نسخة الجين من الأم فإنها تكون مغلقة بالفعل المشترك لمثيلة الدنا وأحد أشكال الرنا غير المكودة .

أما الموجة الثانية من التخميد خارج الجينى وإعادة البرمجة فعندما يكون جنين الفأر بحجم رأس الدبوس والجنين البشرى بحجم حبة البازلاء وعندما تبدأ الخلايا المنشئة الأولية بالظهور داخل المناسل الحديثة التشكل فى الجنين وعندما أخذنا الفينكلوزولين أو ملوثات أخرى لحيوانات التجربة فى الأبحاث حول التغيرات خارج الجينية وتستمر الموجة نحو اسبوع فى الفئران أما عند البشر فإنها تمتد من الاسبوع السادس حتى الاسبوع الثامن عشر .

إن الموجة الثانية تكتمل عندما يتم نزع العلامات الكاملة المثيل حتى من الجينات المخمدة فى خلايا طلائع البيوض والنطاف لتثبيت النمط الجنسى المناسب فتتلقى كروموسومات الإناث التى ستستقر فى البيوض نمط المثيلة الأمومى بينما فى الذكر تتلقى الكروموسومات التى ستستقر فى النطاف نمط الأبوة وتتجنب العملية أن يحصل أى نسل على نسختين فعاليتين أو غير فعاليتين من الجينات المخمدة فالمطلوب نسخة واحدة فعالة وأخرى غير فعالة .

يمكن أن تتأثر الآلية نفسها التى تعيد وضع المرتبطات على الجينات المخمدة بالهجمات البيئية بحيث يعاد تثبيت طفرات فوق طفرية جديدة فى الخط الأساسى فإذا تعرض الجنين فى بداية الموجة الثانية سواء لمادة ملوثة أو خلل هرمونى سببه الشدة ( Stress ) أو عوز غذائى يؤثر فى المثيلة فيمكن أن يؤدى لتغيير أى مرتبطات خارج جينية يتخلص منها للأبد وأيها تبقى أو يعاد ترتيبها فى نهاية مرحلة إعادة البرمجة .

إن معظم الطفرات خارج الوراثية يمكن ألا يترتب عليها أى نتيجة أو يمكن أن تصحح فى الجيل التالى لكن لكل قاعدة استثناء فإذا تمت حماية طفرة خارج وراثية فى خلية مسار منتش فى جينيوم خارج جينى من إعادة برمجتها بطريقة تشبه ما يحدث فى الجين المخمد فإنه قد يؤدى لتأخير التأثير فى الجيل الثانى وربما يمتد التأثير للأجيال التالية .

إن ظاهرة خارج الوراثة يمكن أن تكون لها نتائج طبية مهمة فإذا كانت المواد الكيميائية مولدة البدانة فى البيئة التى تسبب اضطرابا فى الأيض بحيث تؤدى إلى السمنة بطرائق وراثية .

إن الفئران الحوامل التى شربت ماء ملوثا بمادة ( تريبوتيلين ) وهى تستخدم على نطاق واسع لتبعد البرانق وهى قشريات بحرية عن أجسام السفن حملت فئرانا صغيرة قادرة على تكوين كميات كبيرة من الدهون فى الخلايا وأكباد سمينة واستمرت الظاهرة جيلين الأمر الذى فسر بالتطفر خارج الوراثى ومع أن التحول فى نمط المعيشة وتوفر الغذاء

يفسر بزيادة البدانة وداء السكرى وغيرهما من الأمراض المنتشرة بالعالم .

فإن تعرض الأطفال لمبيد الحشرات ( DDT ) وعندما تم حقن الحيوانات بال ( DDT ) تم الحصول على أكثر من نصف أحفاد أحفادهم ( الجيل الرابع ) مصابين بالبدانة مع أن أفراد الجيل الثانى كانوا ذوى أوزان طبيعية .

إذا كانت البيئة قادرة على إحداث تغيرات فى نشاط الجينات دون تغيير فى تسلسل كودات الدنا فإن النظرة للتطور ( Evolution ) الذى يعد منتجا بطيئا للطفرات العشوائية التى يتم اصطفاؤها بسبب فوائدها التناسلية أو البقاء للأصلح وقد تكون الوراثة خارج الجينية العامل الأكثر أهمية فى تفسير الازدياد الكبير فى عدد الأنواع ( Species ) الجديدة أكثر من المتوقع مع ندرة فوائد الطفرات الجينية ويبدو أن التغيرات خارج الجينية يمكن أن تحصل أكثر من التغيرات العادية ب ( 1000 مرة ) .

إن الأثر الأكثر أهمية للفعاليات خارج الجينية قد يكون التكيف للعيش والاستمرار بالحياة يشير للزيادة الكبيرة فى عدد الأفراد المتباينة فى أى جماعة فالاصطفاء الطبيعى

( Natural Selection ) له الدور الأكبر فى انتقاء الأفضل تكيفا للعيش والاستمرار بجينيوم أو خارج جينيوم بمتابعة مسيرة الإنسان .

مجلة العلوم الأمريكية

أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

التاريخ : 21 / 8 / 2015

علاج السرطان بالفيروسات

علاج السرطان بالفيروسات

لدى بعض المرضى المصابين بالسرطان حيث تنجح الفيروسات المهندسة وراثيا لتعمل فى الخلايا الورمية ( السرطانية ) عمل الأدوية العجيبة .

ففى عام ( 1904 ) واجهت إحدى النساء حادثتين مهددتين للحياة الأولى تشخيص اصابتها بسرطان فى عنق الرحم والثانية عضة كلب فأعطاها الأطباء لقاح داء الكلب لمعالجة العضة فاختفاء الورم ذى الحجم الهائل المصابة به وقد عاشت المرأة بدون السرطان حتى عام ( 1912 ) وبعد فترة وجيزة تلقت عدة مريضات مصابات بسرطان عنق الرحم اللقاح نفسه وهو لقاح يحتوى على فيروس حى ولكنه مضعف ومضاد لداء الكلب .

فى ( 1910 ) فإن الأورام انكمشت عند بعض المريضات وإن السبب المفترض هو أن الفيروس قتل السرطان بشكل ما ولكن الورم ظهر من جديد وأدى لموت جميع الحالات .

وعلى الرغم من وفاة المريضات فإن مفهوم علاج السرطان بفيروسات قادرة على قتل الخلايا الخبيثة ( العلاج بالفيروسات لقتل الخلايا السرطانية الخبيثة ) فإن التجارب على البشر أظهرت مجرد استجابات جزئية وإلى حالات شفاء نادرة جدا مما تأكد معه بقاء المجال ضمن حدود الأبحاث على السرطان وقد واجه علاج السرطان بالفيروسات عدة عوائق إضافية فكان هناك غموض وارتياب بخصوص آليات عمله وبخصوص كيفية استخدام الفيروسات من أجل تحقيق الشفاء وكان هناك شح فى الوسائل اللازمة لهندسة سلالات فيروسية أكثر فعالية ولقد اختار الأطباء أن يستخدموا السموم المعالجة الكيميائية بدلا من الميكروبات والسبب الشعور يالارتياح أكثر عند استخدام هذه الأدوية .

وقد اختلفت القصة اختلافا كبيرا فابتداء من ( 90 / ق 20 ) ومع تسلح الباحثين بفهم أكثر غنى للسرطان والفيروسات وبأدوات تسمح لهم بالتعامل مع الجينات الوراثية فقد شرعوا فى اكتشاف التفاصيل حول كيفية مهاجمة الفيروسات للخلايا السرطانية وبدأ العلماء بابتكار طرق تغير الفيروسات تغييرا يتناول جيناتها ويستهدف تعزيز مهاراتها فى قتل السرطان مع منعها من إحداث تأثيرات ضارة .

وقد بدأت الجهود تؤتى ثمارها فلقد حاز أحد الفيروسات القاتلة للأورام السرطانية الموافقة على استعماله فى علاج سرطان الرأس والعنق فى ( 2005 ) وهناك ما يزيد على ( 10 فيروسات ) تمر بمراحل متفاوتة من الاختبارات على البشر لعلاج تشكيلة واسعة التنوع من السرطانات وقد أعطت النتائج التى ظهرت فى سائر الاختبارات التى أجريت على الفيروس للباحثين الأمل بأن تمنح إدارة الغذاء والدواء ( FDA ) فى الولايات المتحدة الأمريكية ( U .S .A ) موافقتها على واحد أو أكثر من الفيروسات كعلاجات للسرطان .

فلقد أظهرت النتائج الناتجة عن دراسة تجريبية واسعة النطاق على العلاج بالفيروسات لمراحل متقدمة للورم الميلانومى النقيلى ( سرطان جلدى ) وأن ( 11 % ) من المرضى استجابوا استجابة تامة فاختفت علامات السرطان كلها بعد العلاج وكان الدواء المستعمل

( T-VEC ) مكونا من نسخة معدلة وراثيا من فيروس ( الهربس ) البسيط بعد تغيير الجينات فيه بحيث صار يهاجم السرطان بضربة مزدوجة فمن ناحية يدمر الخلايا السرطانية بشكل مباشر ومن ناحية أخرى ينتج بروتينا ( العامل المنبه لمستعمرات الخلايا المحببة والبالعة الكبيرة ( GM – CSF ) يهدف لتحفيز الجهاز المناعى ليقوم بدوره بمهاجمة السرطان وعلى عكس ما نجده فى التأثيرات الجانبية للعديد من المعالجات السرطانية فإن أسوأ التأثيرات الجانبية التى أحدثها فيروس الهربس البسيط لم تكن تزيد على أعراض شبيهة بالانفلونزا كالتعب والارتعاد والحمى فظهر أن المرضى الذين تلقوا الدواء ( T – VEC ) كسبوا ( 4 أشهر ) إضافية مقارنة بأولئك الذين تلقوا بروتين العامل المنبه ( GM – CSF ) وحده .

وقد تبدو البيانات المتعلقة بنسبة البقاء على قيد الحياة مخيبة للآمال فإن عزيمة العلماء والباحثين أن واحدا من كل ( 10 مرضى ) حصل على استجابة تامة ومعدلات الاستجابة التامة التى حققها الدواء ( T – VEC ) تجاوزت تلك التى حققتها الأدوية كلها التى حصلت على الموافقة للاستعمال فى علاج الورم الميلانومى النقيلى بما فى ذلك دواء

( فيمورافينيب ) حيث تمت الموافقة عليه عام ( 2011 ) لعلاج ذلك النوع من السرطانات فإن جميع علامات السرطان اختفت لدى نسبة من المرضى أصغر بكثير من النسبة أقل من

( 1 % ) .

فإن التشجيع على استعمال الدواء ( T – VEC ) تقرير ظهر عام ( 2009 ) وبين أن نسبة تقارب ( 90 % ) من المرضى الذين استجابوا للعلاج ظلوا على قيد الحياة بعد مرور أكثر من ( 3 أعوام ) فهناك سيدة مريضة بالسرطان لم يحالفها الحظ فى الاستجابة للعلاجات الاعتيادية لورم الميلانوم المصابة به فكان السرطان يواصل انتشاره فى جسمها لذلك قررت الانخراط فى تجربة سريرية على الدواء ( T – VEC ) وبعد ( 3 سنوات ) من المعالجة بذلك الدواء أصبحت السيدة المريضة خالية من السرطان .

ومن الطبيعى أن يكون الهدف هو المستوى المعيارى بحيث يرى أكثر من ( 11 % ) من المرضى ورمهم السرطانى يختفى من الوجود فلقد استطاع عدد من الفيروسات أن يفعل ذلك بشكل جيد فى التجارب السريرية ويتابع الباحثون استكشاف الطرائق القادرة على زيادة فعالية ( المعالجة بالفيروسات لدى عدد أكبر من الناس ) .

أجهزة بيولوجية قابلة للبرمجة :

توفر الفيروسات عددا من المزايا الجذابة فى معالجة السرطان ويواصل العلماء محاولاتهم إدخال تحسينات فى عدد من الفيروسات كى يحسنوا من قوتها ومن سلامتها فإن فيروسات معينة تصيب إما من تلقاء نفسها أو مع بعض الاستثارة الخلايا السرطانية بالعدوى بشكل انتقائى بينما تتجاهل الخلايا الطبيعية أو تنمو بشكل جيد فى الخلايا السرطانية فقط تاركة الخلايا السليمة بدون إيذاء نسبيا والانتقائية مهمة من أجل تقليل التأثيرات الجانبية للحد الأدنى حيث أن التأثيرات الجانبية تنجم بشكل رئيسى عن تدمير الأنسجة الطبيعية .

إن تدخل الفيروسات فى خلية سرطانية حتى تتمكن من التحول لأجهزة فتاكة فى حين أن أى فيروس لا يستطيع أن يتكاثر وحده فإنه إذا وجدت الظروف المناسبة فى خلية ما يصبح بإمكانه أن يستولى على الأجهزة الناسخة للجينات والصانعة للبروتينات فى الخلية ليقوم باصطناع نسخ جديدة عن نفسه فإن معالجة السرطان فإن الفيروس سيولد جيشا من النسائل أو الذرارى التى ستخرج من الخلية السرطانية المصابة لتسعى إلى عدوى الخلايا السرطانية المجاورة أو حتى البعيدة وأحيانا تفجر الفيروسات الهاربة الخلية التى تفر منها فتجعلها أشلاء متناثرة أثناء خروجها منها ( انحلال الخلية ) ومنها جاء مصطلح العلاج بالفيروسات للأورام وفى حالات أخرى تقتل الفيروسات الخلايا السرطانية الورمية بشكل أكثر خفاء بحيث تبرمجها بشكل حاذق كى تنخرط فى سلسلة التدمير الذاتى للخلايا السرطانية الورمية ( انتحار الخلية ) أو ( الاستماتة ) فإن الفيروسات التى تعطى كدواء علاجى تحول الخلايا المصابة لمصانع تعمل داخل الجسم وتنتج بغزارة كميات متزايدة من الدواء فى موقع قريب من مكان عملها .

فيوجد عنصر جديد يتميز به العلاج بالفيروسات بالاتباع الأسلوب المتعدد الجوانب فى مهاجمة السرطان فالكثير من أدوية السرطان تتدخل فى جانب واحد من جوانب آداء الخلية لوظائفها لأن الخلايا الخبيثة غالبا ما تجد طرائق للالتفاف حول التأثير والاستعاضة عنه فإن السرطانات منظومات بيئية تضم الخلايا التى تنحدر جميعها من خلية سليفة واحدة اصيبت بالاختلال ولكنها صارت تمتلىء بشذوذات مختلفة فى الجينات وفى جوانب أخرى غيرها فإن الدواء الذى يؤثر فى بعض الخلايا قد لا يؤثر فى غيرها وهما السببان لاكتساب السرطانات صفة المقاومة للعلاج وقدرتها على النكس ومن ثم قتل المرضى ويهاجم الأطباء السرطان من زوايا متعددة فيستعملون أنواعا عديدة من العلاجات وهو ما يشبه الطريقة التى يعالج الأطباء المرضى المصابين بفيروس العوز المناعى البشرى

( HIV ) كما أن العلاج بالفيروسات أقرب للمعالجة المشتركة منه للمعالجة المفردة لأن الفيروسات تسبب الإخلال بالعديد من العمليات داخل الخلية فى الوقت نفسه وتقلل المعالجة المشتركة من احتمال أن تصبح الخلية مقاومة فإن ما يقوم به الفيروس من تدمير مباشر للخلايا السرطانية الورمية فإنه عندما يصيب خلية ما بالعدوى فإنه يطلق عدة آليات متأهبة للتدخل تستطيع أن تقتل الخلايا السرطانية التى قاومت العدوى وتشمل الآليات ما يدعى بضمور الأوعية ومع أن أغلب الفيروسات المعالجة للأورام تنتقى الخلايا السرطانية الورمية فإن بعض سلالاتها يصيب الأوعية الدموية فى الورم بالعدوى وتؤدى العدوى الثانوية بدورها لاجتذاب الخلايا المناعية التى تخرب الأوعية الدموية الأمر الذى يعيق مسار تدفق الدم باتجاه الورم .

وتوجد آلية أخرى مهمة الحشد السريع للخلايا المناعية فى الورم كى تتصدى للعدوى الأولية وينظر للاستجابة المناعية لمدة طويلة على أنها أحد العوائق الرئيسية التى تقف فى وجه العلاج الناجح بالفيروسات فمن الناحية النظرية ينبغى أن تؤدى الهجمة المباغتة والقوية للقضاء على الخلايا المصابة بالفيروس قبل أن تسنح الفرصة للكائنات الدقيقة بالوصول لعدد كبير من الخلايا وقد ركزت الجهود على إبقاء الجهاز المناعى فى حالة احتجاز من أجل إعطاء الفيروس الوقت الكافى للارتشاح ( Infiltrate ) فى الورم .

إلا أن المزيد من الجهود أثبتت أن الخلايا المناعية يعاد توجيهها فى بعض الأحيان باتجاه الورم نفسه وتكون فى كثير من الحالات ذات دور حاسم فى نجاح المعالجة مع عدم معرفة التفاصيل الكاملة عن كيفية وتوقيت وسبب حدوث التحول فنعرف أن عملية إصابة الخلايا السرطانية الورمية بالعدوى وقتلها تولد حطاما خلويا يحث على إنتاج جزيئات صغيرة منبهة للمناعة ( السيتوكينات ) كما ينشط الخلايا المتغصنة للجهاز المناعى .

وفى الحالة الطبيعية تجوب الخلايا المتغصنة الجسم بحثا عن أى شىء ليس جزءا أصيلا منه وتنذر الخلايا التائية للجهاز المناعى كى تطلق الاستجابة المضادة للعامل الغازى الواضح ويعتقد أن الخلايا المتغصنة تعامل مكونات الورم على أنها أجنبية وتنبه الجهاز المناعى لحقيقة وجود ورم فى طور النمو .

ويمكن برمجة الفيروسات بحيث تتصرف وفق أساليب لا تتبعها الفيروسات الطبيعية فبالامكان تغييرها جينيا كى تنقص قدرتها على التكاثر فى الخلايا السليمة وتزيد نسخها الانتقائى فى الخلايا السرطانية الورمية ويمكن تعديل جينيوم الفيروس كى يمنح الفيروسات صفات أخرى تكافح السرطان كقدرة الفيروس ( T – VEC ) على إطلاق هجمة مناعية للجسم ضد الورم السرطانى .

فيروسات فائقة :

إن تحسين العلاج بالفيروسات بعدة طرق يخضع بعضها للاختبار فى تجارب سريرية قيد التنفيذ وتهدف الأساليب لهندسة الفيروسات كى تحط فوق جزيئات معينة بالمستقبلات

( Receptors ) وتوجد بكميات أكبر على الخلايا السرطانية منها على الخلايا الطبيعية وإن الارتباط بالمستقبلات يساعد الفيروسات على الدخول للخلايا ويجب أن تساعد الهندسة الوراثية على ضمان التقاط الخلايا السرطانية عددا أكبر بكثير من الفيروسات التى تلتقطها قريباتها من الخلايا السليمة .

ويوجد أسلوب جديد أكثر تقدما يهدف لتعزيز ميل الفيروسات للتكاثر على أفضل ما يكون داخل الخلايا السرطانية ولما كانت الخلايا الخبيثة تتكاثر بشكل متواصل فإنها تولد كمية كبيرة من المواد الخام ونظرا لحاجة الفيروسات للمواد الخام فإنها تتكاثر أو تنمو فى الخلية الخبيثة أفضل مما تنمو فى الخلايا السليمة التى تنجح فى الدخول إليها وعن طريق هندسة فيروسات تستجيب استجابة فائقة للمواد الخام التى توجد بكميات فائضة فى الخلايا السرطانية الورمية فعن طريق إحداث تغيير فى جينات أحد الفيروسات بحيث يفقد القدرة على الإشراف على إنتاج ( الثيميدين / Thymidine ) وهو أحد اللبنات الأساسية للدنا

( DNA ) وعندما يفقد الفيروس القدرة يصير مجبرا على العثور على مصدر خارجى للثيميدين ويجد لدى الخلايا السرطانية الورمية كميات وفيرة منه فى حين أن الخلايا السليمة لا تؤمن للفيروس المقدار الكافى من الثيميدين اللازم لتكاثره ولا يزال الاسلوب يمر بالمراحل الباكرة والمتوسطة للاختبارات السريرية .

ويوجد سبب جديد يمنح الفيروسات القدرة على التكاثر داخل الخلايا السرطانية فعندما تصاب الخلايا بتبدلات فى الجينات وبتبدلات أخرى تدفعها باتجاه الخباثة فإنها غالبا ما تفقد بعضا من دفاعاتها ضد هجوم الميكروبات كقدرتها على إنتاج جزىء مضاد للفيروسات ( الانترفيرون ) وعن طريق اكتشاف نقطة الضعف فى تصميم فيروسات لا تنمو فى أى خلية باستثناء خلايا الأورام التى تعانى قصورا فى دفاعاتها المضادة للفيروسات كالنسخة المهندسة من فيروس التهاب الفم الحويصلى ( VSV ) فعن طريق تقييم أحد الفيروسات ( VSVs ) لدى مرضى سرطان الكبد فعن طريق تعزيز قدرة الفيروسات على إطلاق استجابات مناعية ضد الأورام ففى التجارب على الفيروس

( T – VEC ) فإن الفيروس لا يصل إلى كل خلية من خلايا النقائل السرطانية التى سبق لها الانتشار بعيدا عن الورم البدنى ومع ذلك حدثت لدى ( 11 % ) من المرضى استجابة كاملة وهى غياب أى علامة للسرطان فى أى مكان من الجسم ومن المفترض أن يعود السبب إلى أن الفيروس المهندس حرض الجهاز المناعى كى يسعى وراء الخلايا السرطانية التى لم يصلها الفيروس ويدمرها وقد تم العثور على خلايا تائية مفعلة فى أماكن النقائل .

وضمن استراتيجية ذات صلة بالمناعة فعن طريق هندسة جينات فيروسات علاجية تكون جزيئات ( المستضدات الورمية ) بحيث تستطيع إطلاق استجابة مناعية عندما تكون موجودة على الخلايا السرطانية الورمية ومنها ( المستضد المرتبط بالميلانوم ) وفى حيوانات التجارب التى تتم معالجتها تعرض المستضدات على الجهاز المناعى لتحريضه على استهداف الخلايا السرطانية وقتلها ويتم ذلك فى الوقت نفسه الذى يقوم فيه الفيروس المعالج للأورام السرطانية بعمل مزدوج هو قتل الخلايا السرطانية مباشرة وتغيير البيئة الميكروية للورم بطريقة تستثير استجابات مناعية أخرى مضادة للورم .

إن فكرة تنشيط الجهاز المناعى فكرة جديدة فإن المعالجة المناعية فلقد طورت الأورام عدة طرق من أجل التملص من الهجوم المناعى فعن طريق معالجة المرضى معالجة تشاركية بعوامل أخرى تزيل التثبيط المناعى ضمن الورم وإن للجهاز المناعى أهمية عندما يكون الورم على درجة عالية من التمرس فى إضعاف الاستجابة .

فإن وقف عمل الخلايا المثبطة للمناعة التى يعرف عنها أنها تندس ضمن الأورام فى الوقت نفسه الذى يتلقى فيه المرضى الفيروسات المعالجة للأورام فعند تقييد عمل الخلايا يصير الجهاز المناعى الذى نشطه الفيروس قادرا على الإفلات من التثبيط وبذلك يكافح السرطانات بشكل أكثر فعالية فإن استهداف الخلايا المثبطة للمناعة فعن طريق تصميم جزيئات قادرة على استهداف التثبيط المناعى وإيقافه ومن بين الأدوية الأضداد الأحادية النسيلة تلتصق بجزىء ( PD – 1 ) تعتبر من بين أكثر العلاجات السرطانية تبشيرا بالنجاح .

إن العلاج بالفيروسات مأمون فى التجارب السريرية حيث لم يتم الإبلاغ إلا عن حالات نادرة جدا من التأثيرات الجانبية المهمة عند المرضى وهذا ما يتناقض بشكل حاد مع غالبية الأدوية السرطانية التجريبية .

إن تسخير قوة الفيروسات فى معالجة السرطان فعن طريق البحوث فى علوم الوراثة الجزيئية وبيولوجيا السرطان والمناعيات الورمية والعلاج المناعى وعلم الفيروسات والعلاج بالجينات فإن التفاعلات المتبادلة بين الفيروسات وبين الجسم البشرى فى علاج السرطان ولقد تم إثبات أن العلاج بالفيروسات المعالجة للأورام الخبيثة يمكن أن ينجح فكيف يمكن الاستفادة من الفيروسات فى استخدامات جيدة بإنقاذها أرواح المصابين بالسرطان .

                        مجلة العلوم الأمريكية  أساامة ممدوح عبد الرازق         

د / أحمد زويل الذى روض الزمن

د / أحمد زويل الذى روض الزمن

فى عام ( 2002 ) حضر د / زويل مؤتمر عن التكنولوجيا باعتباره العالم العربى الوحيد الحائزعلى جائزة نوبل فى الكيمياء باختراعه علم ( الفيمتوكيمياء ) الذى أحدث ثورة علمية على مستوى العالم فى ترويض الزمن عن طريق ( الفيمتوثانية ) وقبل ظهور ( الفيمتوثانية ) كان العالم فى بداية ( ق / 20 ) كانت أكبر سرعة ممكنة سرعة العين البيولوجية نفسها أو أسرع قليلا ( 1 : 1000 ) من الثانية وفى منتصف ( ق / 20 ) أصبحت واحدا على مليون من الثانية فالصور عن حركة الذرات والجزيئات المسئولة عن أوضاع المادة الفيزيائية والتفاعلات الكيميائية وحتى عن العمليات الحيوية فى الكائنات البيولوجية وتحصل العمليات فى زمن أقل من واحد على مليون من البليون من الثانية ( الفيمتوثانية ) .

تجميد الزمن :

بين د / أحمد زويل أن الإنجاز العلمى الذى صنعه مع فريق من العلماء تمثل فى إيجاد طريقة لرصد الزمن على مستوى واحد على مليون من البليون من الثانية ( الفيمتوثانية )

( Femto Second ) فكأنه توصل لتجميد الزمن فعند هذه السرعة صار من الممكن رؤية تفاعل الذرات والجزيئات داخل المادة فى كافة أشكالها .

إن العالم العربى لديه مشكلة كبيرة فى البحث العلمى ولا بد من حلها بزيادة الانفاق على الأبحاث العلمية الجديدة وتشجيع العلماء الشبان واعطائهم الفرص التى تؤدى لاظهار نتائج أبحاثهم على أرض الواقع وتنفيذها محليا ودوليا .

أهمية التكنولوجيا :

بعد نوبل حاول زويل حض الرأى العام العربى على تقويم العلم والتكنولوجيا ونشر الوعى بأنه من دون قاعدة علمية حقيقية يخرج العرب من مسار الإنسانية وتاريخها وإن دخول عصر الكمبيوتر ينجز بشراء الأجهزة والبرامج وهو فهم خاطىء ودعا زويل لبناء مراكز تفوق فى العالم العربى كى تأتى على شاكلة المؤسسات العلمية فى الغرب .

أهمية العقل العربى فى بناء التكنولوجيا :

لاحظ زويل أن الكثير من العرب يرون أن تفوقه علميا دليلا على أن الفرد العربى يملك من القدرات ما يؤهله لتلقى العلم .

قبل ثورة ( 25 / 1 / 2011 ) حدث خلاف بين زويل والرئيس المخلوع حسنى مبارك عن مسعى زويل لإنشاء مدينة جامعية تكون مركز تفوق وبعد الثورة عاود زويل جهوده التى كللت بتبنى الفكرة وتحقيقها عبر ( مدينة زويل للعلوم ) .

وقبل ذلك فى عام ( 2005 ) أصدر زويل كتاب ( عصر العلم ) ومنه :

( أدى تطور العلم لانكماش الزمان والمكان وحلت مقاييس جديدة فى مقياس الانكماش حيث أصبح المريخ على بعد دقائق من الأرض وأصبح بمقدور العلم أن يعبر لداخل الثانية تفتيتا وتجزيئا وصولا لواحد من مليون من البليون من الثانية .

ولقد جاء حصول د / زويل على جائزة نوبل عام ( 1999 ) إذ اختتم ( ق / 20 ) فتوحاته العلمية ليستكمل عصر العلم فتوحات أخرى فى ( ق / 21 ) .

فلقد حصل د / زويل وهو فى الثانوية العامة على أعلى الدرجات فى الكيمياء والفيزياء والرياضيات ثم رشح للالتحاق بكلية العلوم جامعة الاسكندرية .

وفى صيف ( 1967 ) تخرج زويل مع رتبة الامتياز مع مرتبة الشرف الأولى وكان ترتيبه الأول على دفعته وكان ميالا للبحوث التى تناولت مجال الطيف لبعض المركبات الكيماوية ويوجد جهاز ( فوتومتر طيفى / سبكتروفوتومتر ) فى جامعة الإسكندرية .

فى بداية عام ( 1969 ) تقدم زويل بطلبات لعدد من الجامعات الأمريكية حيث قبل فى جامعة

( كاليفورنيا للتكنولوجيا / كالتك ) وعند وصوله للجامعة فوجىء بأن المستوى العلمى لخريج الجامعة فى الولايات المتحدة كان أمرا جديدا بالنسبة لد / زويل وشكلت ميكانيكا الكم وعلوم الليزر والكهربية والمغناطيسية وقد درس الفيزياء الرياضية وفى عام ( 1973 ) أكمل رسالة الدكتوراه وكان موضوعها ( طيف الرنين الضوئى والمغناطيسى للأكسيتونات والحالات الموضعية فى البللورات الجزيئية ) ويشير ( اكسيتون ) لحركة جسيم يمكن تحفيزه بالضوء ولقد تسلم العمل رسميا فى جامعة ( كالتك ) فى ( 26 / 5 / 1976 ) وكان مجاله العلمى

( ترابط الجزيئات باستخدام أجهزة الليزر ) ولقد نجحت فكرة استخدام أشعة الليزر فى رصد ترابط الجزيئات ولم يتمكن العلماء من رؤية الذرات ساكنة فى ( ق / 20 ) باستخدام تكنولوجيا ميكروسكوبية ( STM ) واتجه بأفكاره لاستخدام أفضل للزمن وتمكن عبر تكنولوجيا متطورة فى ضغط ومضات الليزر ثم كسر الروابط فى جزىء ثلاثى الذرات ثم تمكن زويل من الوصول لأسرع كاميرا فكانت أسرع ب ( 10 بلايين مرة ) من سرعة الكاميرا وقد وصل بالليزر للعمل على مستوى ( الفيمتوثانية ) وترتب على ذلك ميلاد علوم جديدة ( الفيمتوكيمياء )

( الفيمتوبيولوجيا ) وإن علم ( الفيمتوثانية ) يؤدى لاكتشافات وتطورات علمية وتكنولوجية تساهم فى ترويض المادة والزمن .

أحمد مغربى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

23 / 8 / 2015

سبائك البريليوم تدخل فى صناعة الطائرات والصواريخ ومركبات الفضاء

سبائك البريليوم تدخل فى صناعة الطائرات والصواريخ ومركبات الفضاء

إن العديد من المعادن المستخرجة من الطبيعة واكتشف عناصرها واستخدم بعضها فى مجالات عديدة وعنصر ( البريليوم ) من العناصر الكيماوية التى تأخر اكتشافها واستخلاصها .

يدخل البريليوم فى تركيب العديد من المعادن التى يستخلص منها الأحجار الكريمة كالبريل المستخلص منه الزمرد والأكوامارين الذى يستخلص منه الزمرد الأزرق والهليودور ويستخرج منه الزمرد الذهبى والمورجانيت ويستخرج منه الزمرد الوردى والكريزوبيريل والالكسندريت ونجد أن عنصر البريليوم من المعادن الصلبة ووزنه أخف من الألومنيوم ولكن صلابته تفوق الصلب المستخدم فى الإنشاءات المعمارية وهو مقاوم للحرارة حيث ينصهر عند درجة حرارة

( 1300 درجة مئوية ) .

واكتشف العلماء الخواص المتعددة لعنصر البريليوم بعد تحضيره صناعيا فاستخدمت سبائكه فى صناعة الطائرات لأنها أخف مرة ونصف المرة من الألومنيوم بالإضافة لقوة تحملها عندما تطير بأضعاف سرعة الصوت كما أن مقاومة عنصر البريليوم للحرارة عالية جعلته الأنسب فى صناعة الصواريخ ومركبات الفضاء كما عرف عنه فى مجال الفيزياء النووية أنه ضعيف فى امتصاص النيوترونات ( أجسام صغيرة داخل نواة الذرة ) فهو يغير من حركتها ويبطىء من سرعتها فيتحكم فى التفاعلات داخل المفاعلات النووية كما أنه يضاف بكميات بسيطة للنحاس لتصنع منه سبيكة ( برونز البريليوم ) التى تمتاز بأنها عالية الجهد قوية الاحتمال تستخدم فى صناعة التروس ذات السرعات والصمامات والمحركات الكهربائية .

كما أن مقاومته للاحتكاك أدت لاستخدامه فى مصانع الذخيرة والمفرقعات حيث أن احتكاكه لا يتسبب عنه تطاير الشرروالصخور التى تحتوى على عنصر البريليوم موجودة بكميات كبيرة يمكن الاستفادة منها فى العديد من الصناعات الاستراتيجية حيث توجد فى جنوب سيناء والصحراء الشرقية بمصر وفى القسم الغربى من السعودية وفى السودان .

إن أحد مصممى الطائرات فإن الطائرة كلما زاد وزنها كلما احتاجت لمحرك قوى ليستطيع أن يطير بها عند نفس السرعة فإن الزيادة فى تكاليف بنائها وفى الوقود المستعمل فلقد أدرك الفنيون منذ أول وهلة ضرورة استعمال أخف المواد وزنا وأكثرها متانة فى بناء الطائرة وأصبح أساس المقارنة بين مواد بناء الطائرات المختلفة فالنسبة بين معدل قوة شدها أو ضغطها وبين كثافتها .

إن امكان تشغيل السبائك المعدنية فى جميع الأشكال والأحجام وزيادة فى تقدير عمر الطائرة حيث أن المعدن إذا ما أحسن حمايته من العوامل الجوية سوف يتم تأثير العوامل عليه بدرجة كبيرة فإن امكان عمل معايير خاصة لأجزاء الطائرة وامكان احلال قطعة محل أخرى وقد زاد اهتمام مهندسى التعدين بمواد بناء هياكل الطائرات ويتم تحضير عدد من سبائك الألومنيوم التى يمكن استخدامها فى الأغراض المختلفة كألواح للتشغيل وقضبان للخراطة والتعزيز والسباكة أو الحدادة .

كما تم اكتشاف سبيكة خاصة من الألومنيوم يمكن استعمالها فى الأجزاء التى تتعرض لأحمال وضغوط كبيرة وقد استعمل المهندسون الصلب مع الألومنيوم عند الحاجة لهيكل من أنابيب الصلب الملحومة ببعضها البعض وقد أمكن استعمال سبائك الألومنيوم فى الطائرات التى تسير بسرعة تزيد على سرعة الصوت ولكن إذا ما تجاوزت سرعة الطائرة ضعف سرعة الصوت فإن طاقة الحركة التى يكتسبها الهواء الملاصق للطائرة سوف تتحول لطاقة حرارية بفعل الاحتكاك الدائم بين الهواء وجسم الطائرة مما يترتب عليه ارتفاع فى درجة حرارة السطح الخارجى للطائرة فيقل معدل الشد والضغط للألومنيوم ويفقد الكثير من خواصه ويصبح الطيران خطرا فيجب استعمال الصلب عند هذه المرحلة أو معدن ( التيتانيوم والبريليوم ) .

أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

مجلة العلم المصرية

التاريخ : 14 / 1 / 2015

انحناء الفضاء

انحناء الفضاء

تترك الثقوب السوداء بصماتها مجمدة فى منحنى الفضاء ( Curvature of Space ) خارج أفق الحدث أى الحدود مع العالم الخارجى وبوسع الثقوب السوداء بجاذبيتها المروعة التى تفوق كل تصور أن يلوى الفضاء ويثنيه من حوله فالفراغ المحيط به يتكون وينحنى على نفسه .

إن الفراغ الملوى أو الفضاء المنحنى فالنظرية النسبية العامة ( 1915 ) لاينشتين تنبأت به وثبت صحته فى بعض الظواهر الكونية فإن الفضاء المنحنى فإن الشعاع من الضوء قد يغير مساره المستقيم حسب قوانين الفيزياء الأرضية وانحنى والتوى حول شىء ما فى الكون .

إن الانحناء فى الفضاء يمكن التعرف عليه بالطريقة التى تتأثر بها مدارات سقف الفضاء أو الكويكبات والكواكب .

يظهر الفضاء غير المضطرب حول الأرض مقوسا كما هو حول الثقوب السوداء Black holes

وإن لم يكن بنفس شدة الانحناء .

فإن مسار سفن الفضاء فى عمق الكون فقد لوحظ أن مسارها قد انحرف فجأة فإذا لم يكن هناك أى نجم أو سحابة كونية أو مادة بقربها يمكن أن تسبب الانحراف عن الطريق فالسبب الثقوب السوداء .

رؤوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

23 / 8 / 2015 

المتراكبات النانونية وتطبيقاتها المتقدمة

المتراكبات النانونية وتطبيقاتها المتقدمة

إن التطور التكنولوجى المذهل فى شتى الميادين أصبحت الصناعات والتطبيقات الحديثة تتطلع لأنواع جديدة من مواد غير تقليدية ( المواد المتقدمة / Advanced Materials ) لكونها مواد حديثة يتم توظيفها فى تطبيقات تكنولوجية متقدمة لم تكن معروفة من قبل فإن التطبيقات المتقدمة والصناعات الحديثة تتطلب مواد تجتمع فيها خواص فريدة ومتعددة قد لا تتوافر مجتمعة فى مادة واحدة من المواد التقليدية كالمواد الفلزية / المواد السيراميكية / البلمرات وتعد المواد المتراكبة نانونية الحبيبات ( المتراكبات النانونية / Nanocomposite Materials ) واحدة من أهم فئات المواد المتقدمة كنتيجة لتزاوج العقل البشرى بإمكاناته الخلاقة مع التكنولوجيات الحديثة فى مجالات إنتاج الفلزات والمواد الهندسية .

ماهية المتراكبات النانونية :

يقصد بالمتراكبات أو المواد المتراكبة ( Composite Materials ) تلك المجموعة من المواد الهندسية التى يتم إنتاجها عن طريق إضافة نسب وزنية أو حجمية معينة من مادة أو أكثر

( المواد الداعمة / Reinforcement Materials ) لمادة الأساس ( مادة القالب / Matrix )

بحيث يتم دمج وخلط المواد الداعمة مع مادة القالب بشكل جيد مما يضمن الحصول على متراكبة متجانسة تتوزع بداخلها جسيمات المواد الداعمة توزيعا مثاليا ويشترط فى اختيار المواد الداعمة أن تتمتع بالحياد الكامل بحيث لا تتفاعل مع بعضها البعض أو مع مادة الأساس لتحتفظ بهويتها الفردية داخل مادة القالب ويتبلور الهدف من إنتاج المواد المتراكبة فى إضافة خواص معينة لمادة القالب أو إضافة صفات لم تكن متأصلة بها فالمادة الرئيسية المكونة لإطار المركبات هى المطاط والمطاط من البلمرات المعروف عنها سهولة التشكيل عند تعرضها لأدنى قيم من الضغوط فليس من المنطقى أن يتم توظيف المطاط الخالص لصنع الإطارات التى تتعرض لعدد من الضغوط المرتفعة أثناء سير المركبة فتتم إضافة طبقة متشابكة من أسلاك الصلب رفيعة السمك لتدعيم المطاط المستخدم مما يرفع مقاومته للإجهادات التى تعرض لها أثناء الاستخدام وتعد متراكبة الخرسانة المؤلفة من قالب أسمنتى مادة الأساس المضاف إليه أنواع مختلفة من المواد الداعمة كالزلط ومواد سد الفجوات والفراغات بالقالب الأسمنتى كالرمل .

إن إنتاج المتراكبات الداخلة فى صناعة المركبات الجوية ( الطائرات ) والفضائية ( الصواريخ ومكوك الفضاء والمركبات الفضائية المأهولة وغير المأهولة والتلسكوبات الفضائية والأقمار الصناعية ) حيث يتم إضافة ألياف الكربون ( Carbon Fibers ) لسبائك الألمنيوم والتيتانيوم الفلزية المستخدمة فى صناعة أجسام وهياكل المركبات بنسب حجمية مختلفة تعمل على تحسين وتطوير الخواص الميكانيكية لمادة الأساس للسبيكة الفلزية ووقايتها من خطر الانهيار عند تعرضها للضغوط الجوية المختلفة وعند درجات حرارة متباينة أثناء رحلاتها بالفضاء الخارجى

( Outer Space ) وأن المواد المضافة تعمل على زيادة مقاومة السبيكة ضد عوامل الصدأ خلال فترة وجودها فى ظروف بيئية وجوية قاسية بحيث يتم إضافة مساحيق حبيبات مادة ( كربيد السيليكون / SIC ) لسبائك الألمنيوم التى تزيد من صلادة الفلز وتضيف إليه القوة فى مقومة الإجهادات الخارجية الواقعة عليه اثناء التشغيل .

وإن المواد المتراكبة وليدة ق ( 21 ) فإن فكرة دمج مادتين أو أكثر داخل مادة أخرى يرجع إلى أكثر من ( 5000 عام ) حين أدرك الإنسان المصرى القديم أن إضافة الألياف النباتية كالقشور الخارجية لحبيبات الأرز لقوالب الطوب اللينة – الطوب اللبن – المستخدمة فى أغراض البناء والمصنعة من الطمى ( Mud ) تعمل على تقوية ودعم القوالب وحمايتها من التشققات فهى تضيف خواص لم تكن موجودة أصلا فى مادة الطمى .

تكنولوجيا النانو والمواد المتراكبة :

أضافت تكنولوجيا النانو بعدا مهما جديدا فى إنتاج فئة حديثة من المتراكبات المتراكبات النانونية  

من خلال تخليق حبيبات متناهية فى الصغر تقل مقاييس أبعاد أقطارها عن ( 100 نانومتر ) بحيث يتم توظيفها كمواد نانونية داعمة ومقوية ( الدعامات النانونية ) Nano – Reinforcements

لمادة الأساس وقد أثبتت الجسيمات النانونية قدرة فائقة تعمل على تحسين خواص مادة الأساس ورفع مقاومتها وصلادتها فعادة ما يتم تصنيف المتراكبات نسبة لهوية مادة القالب .

متراكبات الكربون :

تتميز متراكبات الكربون النانونية بانخفاض تكلفتها وسهولة الحصول عليها من مصادر متعددة غنية بالمواد الكربونية كالفحم والبترول والغاز الطبيعى  ويتم تصنيع متراكبات الكربون من القوالب بطريقة تكنولوجيا المساحيق ( Powder Techology ) من خلال كبس وتجميع مساحيق الكربون الناعمة باستخدام المكابس الساخنة عند درجات حرارة عالية على الرغم من أن معظم المواد المقوية المضافة لمتراكبات الكربون النانونية من القوالب تكون عبارة عن ألياف كربونية نانونية البنية فإن المواد المضافة تختلف وتتنوع بناء على طرق تصنيع المتراكبة والخواص المطلوب الحصول عليها وتعد قابضات السيارات ووسائد فرامل الطائرات بعضا من الأمثلة التطبيقية المهمة التى يتم فيها توظيف متراكبات الكربون النانونية .

متراكبات المواد السيراميكية :

إن تميز قوالب متراكبات المواد السيراميكية النانونية بارتفاع صلادتها ومقاومتها للإجهادات الناشئة عن أحمال الضغط مع ثباتها الحرارى والكيميائى فإنها فقيرة فى التوصيل الكهربى والحرارى فتتنوع المواد النانونية المضافة للقوالب من عناصر أو سبائك فلزية أو مواد سيراميكية أو ألياف زجاجية تبعا للخواص المطلوب الحصول عليها والتطبيقات التى ستوظف فيها وتستخدم متراكبات المواد السيراميكية النانونية فى تصنيع منتجات التشغيل التى تعمل عند درجات الحرارة العالية كأجزاء من محركات الصواريخ أو الأجزاء المعرضة لعوامل البرى والصدأ والتآكل أثناء التشغيل كبعض أجزاء الماكينات والمحركات .

المتراكبات الزجاجية :

تتشابه المواد الزجاجية ( Glasses ) مع المواد السيراميكية فى كثير من الخواص فهى مواد قصفة ذات صلادة مرتفعة وثبات حرارى عال وتتألف متراكبات الزجاج النانونية من القوالب عن طريق إضافة مواد صلبة كحبيبات نانونية الأبعاد من الأكاسيد الفلزية أو الألياف وتتميز متراكبات الزجاج النانونية بمقاومتها الفائقة للإجهادات عند التشغيل فى درجات الحرارة العالية مما يوفر لها عوامل النجاح للاستخدام فى صناعة مكونات أجزاء المحركات المقاومة للحرارة وفى تصنيع أجزاء المحركات التى لها صلة بالعوادم ومخلفات الاحتراق الداخلى كغرف العادم وحلقات تجميع العادم .

المتراكبات الفلزية :

تعد قوالب الفلزات أكثر أنواع القوالب شيوعا واستخداما ويتوقف اختيار الفلز المستخدم فى تصنيع مادة القالب على الغرض من استخدام المتراكبة النانونية والخواص المرجوة منها فإذا كان الهدف تأليف متراكبات للاستخدام فى بيئة أو أجواء مؤكسدة عند درجات الحرارة العالية فإن قوالب فلز التنجستن تكون الأنسب لهذا الغرض بسبب الثبات الحرارى والكيميائى لفلز ( التنجستن ) المقاوم للانصهار وقوالب العناصر الفلزية النانونية الخفيفة كالألمنيوم والماغنسيوم تجد مكانا مرموقا فى الصناعات التى يكون الوزن فيها عاملا مهما كصناعة السيارات والطائرات والمركبات الفضائية .

وتتألف المتراكبات الفلزية النانونية من قوالب لمواد فلزية تضاف إليها نسبة حجمية بسيطة من مواد مدعمة لعناصر فلزات حرة أو مواد سيراميكية .

متراكبات البلمرات :

تتألف قوالب متراكبات البلمرات النانونية من مادة البوليستر أو الفينيل إستيرز بسبب شيوع استخدامهما وقلة تكلفتهما بحيث يتم تدعيم القوالب بالألياف الكربونية النانونية أو أنابيب الكربون النانونية وأنابيب الصلصال الطبيعى أو المخلق وسبب اختيار هذه الأنواع من المواد النانونية الداعمة يرجع لما تتميز به من مقاومة عالية وصلادة علاوة على أنها خفيفة الأوزان فلن تؤثر سلبا فى خواص القوالب من ناحية الوزن وتتميز الألياف والأنابيب النانونية للكربون بعدم التأثر بالرطوبة وبثباتها الكيميائى العالى وارتفاع مقاومتها أمام كل الأحماض والقلويات والمذيبات عند درجة حرارة الغرفة .

وتوظف متراكبات البلمرات النانونية من القوالب البلمرية وبكثرة فى تصنيع الأدوات الرياضية كمضارب التنس وعصى مضارب الجولف وفى تصنيع قضبان صيد الأسماك كما أن متراكبات البلمرات تعد مواد واعدة حين تستخدم فى بعض من أجزاء هياكل السيارات والطائرات وقد أدى التطور بمجال تصنيع البوليمرات والمواد المركبة النانونية لإحداث طفرة تكنولوجية فى مجال الطب الحديث وطب العظام والأجهزة التعويضية بصفة خاصة وبالتوازى مع ما تحتكره متراكبات البلمر النانونية من خواص وصفات غير مألوفة فإنها تتميز بتوافقها الحيوى الكبير مع الجسم البشرى مما أهلها للاستخدام عبر مجموعة واسعة من تطبيقات متقدمة فى المجالات الطبية .

التطبيقات المتقدمة للمتراكبات النانونية :

إن مجموعة المواد المتراكبة النانونية لها مجالا فسيحا ورحبا من التطبيقات المهمة التكنولوجية المتقدمة فى جميع المجالات فقد تمكن الباحثون والعلماء حديثا من إنتاج أقطاب مؤلفة من حبيبات نانونية الأبعاد لعنصرى السيليكون والكربون تسمح عند توظيفها كاقطاب ببطاريات الليثيوم الأيونى برفع كفاءة بطاريات الليثيوم الأيونى فى إنتاج الطاقة بشكل أكبر مع السماح بشحن وتفريغ بطارية الليثيوم الأيونى بسرعة عالية وفى زمن قصير .

وتستخدم المواد المتراكبة النانونية كدعامات تعمل على تسريع عملية التئام العظام المكسورة حيث أظهرت نتائج الأبحاث أن عملية نمو العظام البديلة تتسارع عندما تستخدم متراكبات أنابيب البوليمرات النانونية التى تقوم بعمل السقالات التى تقوم بتوجيه وتقويم اتجاهات نمو العظام البديلة وتستخدم المواد المتراكبة النانونية كمتراكبات البوليمرات النانونية فى صنع الخلايا اللينة لتحل محل الجلد والأعصاب وفى ترقيع وترميم الأوعية الدموية .

ويتم إنتاج مواد المكونات الهيكلية التى تتمتع بارتفاع فى نسبة قوتها مقارنة بالوزن كإنتاج قوالب مادة الإيبوكسى ( أحد أنواع البوليمرات ) المدعمة بأنابيب الكربون النانونية المستخدمة فى تصنيع ريش طواحين الهواء فى مجال الطاقة الجديدة والمتجددة وقد دلت النتائج البحثية على تمتع الريش بمقاومة عالية مع خفة الوزن مما يعنى زيادة كمية الكهرباء المتولدة عن الطواحين الهوائية وزيادة العمر التشغيلى لها .

وتعد تطبيقات المواد المتراكبة النانونية المستخدمة فى حماية الأسطح الخارجية لمعدات الحفر المستخدمة فى حفر آبار البترول والمياه الجوفية وحمايتها من التآكل والصدأ وتتلخص الطريقة فى تغطية وطلاء سطح مادة الأساس المراد حمايته بطبقة طلاء رقيقة السمك شديدة الصلادة بحيث تتمتع بمقاومة لعوامل البرى والتآكل عن طريق الاحتكاك والصدأ وتعد طرق الترسيب الكيميائى

( الترسيب المادى للأبخرة ) طريقة التذرية وتكنولوجيا الطلاء الحرارى أبرز التكنولوجيات المستخدمة فى مجال طلاء وحماية الأسطح .

متراكبة فلز الماغنسيوم النانونية لتخزين الوقود الهيدروجينى :

تعد مسألة إنتاج مواد لتخزين الوقود الهيدروجينى تتمتع بالسلامة والكفاءة من أصعب المشكلات التى يتعين حلها قبل المضى نحو تطبيق وتعميم الوقود الهيدروجينى على نطاق اقتصادى شامل وإن بعض المواد الفلزية الخفيفة التى تتمتع بقدرتها على استيعاب غاز الهيدروجين كفلز الماغنسيوم وسبائكه فإن درجات الحرارة المطلوبة لهدرجة عنصر الماغنسيوم وتحرير غاز الهيدروجين من هيدريد الماغنسيوم وتنشيط التفاعل مازالا يحتاجان لكثير من التطوير والتحسين وقد تم حديثا بمعامل تكنولوجيا النانو التابعة لمركز أبحاث الطاقة والبناء من التوصل لإنتاج متراكبة نانونية جديدة مؤلفة من مساحيق حبيبات كروية نانونية الأبعاد لمركب هيدريد الماغنسيوم المضاف إليه نسب وزنية بسيطة لا تتعدى قيمتها ( 5 % ) من مسحوق مادة أكسيد النيوبيوم من أجل تحسين وتطوير الخواص الهيدروجينية المتعلقة بمعدل امتصاص وتفريغ غاز الهيدروجين وخفض درجات الحرارة التى تتم عندها العمليتان المتضادتان لنحو ( 200 درجة مئوية ) مما يرشح المتراكبة لأن يتم توظيفها فى إنتاج بطاريات الهيدروجين المستخدمة فى تشغيل محركات السيارات الخفيفة وفى تشغيل الأجهزة الكهربائية المحمولة كالهواتف النقالة ( الموبايلات )  والكمبيوترات المحمولة ( اللاب توب ) وقد أظهرت النتائج تمتع مساحيق متراكبة ( هيدريد الماغنسيوم / أكسيد النيوبيوم ) نانونية الحبيبات بمقدرتها على إعادة تدوير شحن وتفريغ غاز الهيدروجين ل ( 600 دورة متتالية ) دون أن تظهر أى تدهور فى نسبة الهيدروجين الممتص أو المفرغ .

محمد شريف الاسكندرانى

المادة المظلمة الباردة والساخنة

المادة المظلمة الباردة والساخنة

إن المادة المظلمة الباردة والساخنة ربما تكون ( النيوترينوات ) التى تكون المادة المظلمة الغامضة التى تغطى معظم الكون إذ أنه فى حالة المادة المظلمة ساخنة ( Hot ) حيث تسير الجسيمات دون الذرية بسرعة الضوء أو قريبة منها مما يؤدى لحدوث تشكيل المجرات من القمة إلى القاعدة ( Top Bottom ) وإن العناقيد المجرية المكونة من الغازات والنيوترينوات لابد أنها تشكلت ثم تفتت لمجرات عادية فالذى تم رصده فى الكون يؤدى لاستبعاد كون المادة المظلمة ساخنة ( Hot ) .

فلقد تأكد الفلكيون أن المجرات موغلة فى القدم بينما العناقيد المجرية حديثة التكوين فإن المادة المظلمة ( باردة / Cold ) وأنها تتكون من الجسيمات الكتلية ضعيفة التفاعل

( WIMPS ) الثقيلة أو الأكسيونات ( Axions ) الخفيفة من القاعدة إلى القمة

( Bottom Top ) فالمجرات تكونت أولا ثم اقتربت من بعضها البعض لتشكل العناقيد المجرية ولقد استخدم علماء الفيزياء الكونية الكمبيوترات لمحاكاة تكوين المجرات فى الكون بكل ما فيه من جسيمات دون ذرية للمادة المظلمة الباردة أو الساخنة حيث أعطت البرامج التى استخدمت المادة المظلمة الباردة صورة لتوزيع المجرات فى الكون .

أما البرامج المعتمدة على المادة المظلمة الساخنة فقد توصلت لتشكيل كتل غريبة من المجرات لا تشبه أى أجرام سماوية .

فإن المادة المظلمة سواء كانت باردة أو ساخنة تؤدى لفهم حجم وشكل وكتلة المجرات بجزر الكون الكبرى وتركيب بنية الكون ومصيره النهائى حيث أن ( 90 % ) من مادة الكون مادة مظلمة .

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

التاريخ : 23 / 8 / 2015 

المادة المضادة

المادة المضادة

إن الالكترونات عليها شحنة سالبة بينما البروتونات لها شحنة موجبة ولكن فى المادة المضادة

( Antimatter ) نجد أن الوضع يختلف حيث إن الالكترونات موجبة والبروتونات سالبة الشحنة وفى هذه الحالة يعتبر الالكترون موجب الشحنة ( البوزيترون / Positron ) .

وعندما تتقابل ذرة من المادة العادية مع ذرة من المادة المضادة فإنهما يتفاعلان معا فيحطمان بعضهما البعض وتتحول كل كتلتيهما لطاقة هائلة تنطلق فى الكون على شكل موجات من أشعة

( جاما / Gama ) والذرة المضادة لا تختلف عن الذرة العادية فى صفاتها الطبيعية أو الكيميائية بل هى صورة معكوسة وكأنها صورة مرآة للذرة العادية .

والالكترون العادى يحمل شحنة كهربية سالبة ويلف على محوره داخل الذرة من اليسار لليمين أما الالكترون المضاد ( البوزيترون ) فيحمل شحنة موجبة ويلف حول محوره من اليمين لليسار

إن البروتون والنيوترون والالكترون بمثابة أحجار أساس فى بناء كل الذرات والذرات بدورها هى أساس بناء الجزيئات حيث تنشأ المادة التى تدخل فى تكوين كل شىء فى الكون .

وبنفس الأساس يمكن أن تتشكل المادة المضادة بكل جسيماتها وجزيئاتها وذراتها وصورها وأنواعها بحيث لا يمكن التمييز بين المادة العادية والمادة المضادة إلا إذا اصطدما ببعضهما البعض وتلاشيان وتحولا لطاقة هائلة انتشرت فى الكون عن طريق أشعة جاما وتتخذ صور المادة المتباينة تجسيد لطاقات هائلة وإشعاعات نفاذة فلو فرضنا أن ( 1 كجم ) من المادة المضادة من نفس النوع والشكل وكافة الخصائص ما عدا شحنات الالكترون والبروتون عندئذ تختفى المادة وكل ما حولها حيث تحولت كل من المادة العادية والمادة المضادة من الحالة المادية لطاقات هائلة وإشعاعات جبارة وتهلك كل ما حولها عن طريق تطبيق معادلة آينشتين

( الطاقة = الكتلة بالجرام × مربع سرعة الضوء بالسم / ث ) وهذا يعتبر أساس علمى فى صناعة القنابل النووية والهيدروجينية والكيميائية والجرثومية وغيرها من القنابل المستحدثة .

رءوف وصفى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

التاريخ : 23 /  8 / 2015