أحدث اختراع.. نظام جديد يتنبأ بانتشار الأمراض


المحرر موضوع: أحدث اختراع.. نظام جديد يتنبأ بانتشار الأمراض  (زيارة 1072 مرات)

0 الأعضاء و 1 ضيف يشاهدون هذا الموضوع.

bashar andrea

  • زائر
أحدث اختراع.. نظام جديد يتنبأ بانتشار الأمراض

استطاع العلماء تطوير نظام جديد يمكنه الاستفادة من المعلومات الأساسية المتعلقة ببيئة الأمراض المحمولة بوسيط ناقل للعدوى في التنبؤ رياضيا بطريقة تغيرها وانتشارها ومخاطرها المحتملة لصحة الإنسان.
وأشرف على تطوير هذا النظام أوالمنهج الجديد مجموعة من الباحثين بجامعة ولاية أوريجون ووكالة حماية البيئة الأمريكية تحت إشراف كل من فيل روسيجنول عالم الحشرات والأستاذ الدكتور بقسم مصايد الأسماك والحياة البرية بالجامعة وجنيفر أورمازيفاليتا المدير المعاون لقسم العلوم بمعامل كورفاليس التابعة لوكالة حماية البيئة.
ومن الممكن أن تصبح لهذا النظام أهمية قيمة بالنسبة للوكالات التي تحاول فهم طبيعة ومخاطر أمراض مثل الملاريا ومرض لايم وبعض الأمراض الجديدة الناشئة كأنفلونزا الطيور وطرق انتشارها وأفضل الوسائل لمحاصرتها.
وقال فيل روسيجنول إن المناخ يتغير، ولدينا مشكلة تضخم السكان والزحام، وهناك مواجهات متنامية بين البشر والأنواع الحيوانية الأخرى.
ومن الواضح أن هذه التغيرات الديموغرافية والبيئية قد تحدث تغييرات ومخاطر جديدة محتملة تتسبب في العديد من الأمراض، وكان من الصعب جدا علينا التنبؤ بما يمكن حدوثه.
وأضاف روسيجنول أنه في الماضي كانت تتضح هذه التغيرات إلى جانب انتشار المرض في ضوء النظر إلى الخلف.
ولا يتوافر حتى الآن للباحثين أي نوع من النظم يمكنه الإشارة بدقة إلى كيفية تفاعل المرض استنادا إلى تغيرات المناخ أوالأحوال البيئية أوغيرها من المؤثرات.
وصرح أورمازافاليتا أن هذا المنهج يعتمد على علم التحليل الرياضي، وفيه يمتزج فهم بيئة المرض مع النظام الرياضي الذي يمكنه التنبؤ بما يمكن أن يحدث في حالة حدوث تغيرات على أي جزء من هذه البيئة، مثل تغيرات الموطن أوالتغيرات المناخية.

توافر بيئة المرض

وفي أحد الأمثلة الفعالة، اختبر الباحثون العلاقة بين المناخ ومرض لايم، الذي يُنقل للإنسان بواسطة حشرة القرادة «وهي في ذلك تعمل كوسيط لنقل العدوى».
شيء في بعد ظاهرة النينو التي تحدث في المحيط الهادي في المنطقة الاستوائية قد تسبب في ارتفاع الترسيب على بعد آلاف الأميال في شرق الولايات المتحدة.
معدل سقوط الأمطار الزائد، بدوره، يتسبب في زيادة نسبة شجر السنديان، وارتفاع أعداد الفئران وحيوانات أخرى مثل الغزلان التي تعيش على السنديان، وزيادة عدد وعمر حشرات القراد التي تتغذى على هذه الحيوانات، وأخيرا زيادة عدد الحالات البشرية المصابة بمرض لايم.
يضيف أورمازافاليتا قائلا: «في هذه الحالة، جاءت تنبؤاتنا بواسطة النظام الجديد متوازية مع ما تمت ملاحظته فعليا في الميدان.
فإذا فهمنا الأحداث المجتمعية وبيئة المرض، فإن لدينا الآن أداة جديدة تساعدنا على تنبؤ أفضل بكيفية تأثير التغيرات الخارجية على انتشار المرض.

مشكلات معرفية يقول العلماء إن الأمر ليس دائما سهلا

إن النظام الجديد يفترض معرفة متوسط العمر المتوقع للوسيط الذي سينقل المرض سواء كان حشرة، قارض، الخ.
وعلينا أن نعرف نسبة الوسطاء إلى المضيف الذي يصاب بالمرض والوفرة النسبية للوسيط وعدد المضيفين المتوفين أوغير الكافين والعديد من العوامل الأخرى.
وفي النهاية، يتم استخدام هذه البيانات «النوعية» كافة لإنشاء صيغة «سعة الوسيط» التي يمكنها إنتاج تنبؤات كمية.. وبكلمات أخرى، تخرج لنا معدل نمو المرض.
ويقول روسيجنول إن التنبؤ بالمخاطر أمر معقد، ولكن لدينا على الأقل فرصة أفضل الآن.
والشيء الجيد بخصوص هذا النظام أنه يتطلب بشكل أساسي فهم طبيعة التعامل مع المرض، وليس غزارة البيانات التي تكون باهظة الثمن وتستهلك الوقت في الحصول عليها.
ومن هذا المنطلق، لدينا الآن فرصة أفضل بكثير لفهم كيفية انتشار الأمراض وما هي المتغيرات، والسبب يعود إلى امتلاكنا لطريقة أفضل في استخدام هذه المعرفة.

انبعاث الملاريا

وتعمل مجموعة الباحثين القائمين على تطوير النظام الجديد حاليا في استخدام منهجهم الجديد للكشف عن انبعاث مرض الملاريا في أوزباكستان، ويقومون بتطوير تنبؤاتهم حول التغيرات المحتملة للمناخ العالمي فيما يتعلق بانتشار الأمراض.
ومن الممكن تطبيق النظام الجديد على الأمراض الجديدة الناشئة التي أثارت مخاوف عظيمة في السنوات الأخيرة مثل فيروس النيل الغربي ومرض سارس، وجدري القرود أوأنفلونزا الطيور وهو أحدث التهديدات الذي تعبأ له باحثوالطب في جميع أنحاء العالم.
صرح روسيجنول قائلا: يمكننا الاستفادة من النظام الجديد تقريبا مع أي مرض حيواني، أوتلك الأنواع من الأمراض المعدية التي تتطور أوتنتشر بواسطة آليات ترتبط بحيوانات أخرى في البيئة الطبيعية.
من المحتمل أن كل هذه الأمراض كانت موجودة لوقت طويل، ولكن خطورتها تزايدت مع الاتصال المتنامي بين الزيادات السكانية الهائلة والعالم الطبيعي.
وكما يقول الباحثون، فإن فهم الانتشار المحتمل والمخاطر الممكنة لأي مرض ناشئ يساعد بشكل كبير في توجيه المحاولات الرامية للقضاء عليه.

«كرات القطران» نوع جديد من الملوثات الكربونية

اكتشف فريق عالمي من العلماء جزيئات جديدة حاملة للكربون وأطلقوا عليها «كرات القطران» ضمن ملوثات الهواء في كل من المجر والمحيط الهندي وجنوب أفريقيا.
وتتشكل هذه الكرات في الدخان المتصاعد من الأخشاب المحترقة وعمليات حرق المخلفات الزراعية والغابات. والجزيئات الحاملة للكربون مثل كرات القطران والتي تتواجد في الغلاف الجوي السفلي تثير القلق، على حد قول العلماء، لما لها من أثر على تغيير المناخ العالمي وكذلك تعكير طبيعة الهواء.
ولقد أكمل هذا الفريق، الذي يترأسه البروفيسور ميهلي بيفاي أستاذ علوم البيئة وطبقات الأرض بجامعة فيزبريم بالمجر، أول دراسة شاملة أجريت على كرات القطران، ونشروا النتائج التي توصلوا لها في مجلة البحث الجيوفيزيائي في طبقات الجو، والتي يقوم بنشرها الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي.
ويعلق بيتر بوسيك عالم الكيمياء الأرضية بجامعة ولاية آريزونا وأحد ناشري المقال بقوله: «وهذه الكرات تتواجد بصفة أساسية في شكل كتل عضوية «نباتية الشكل» قديمة بعض الشيء، حيث تتراوح فترة تكونها بين دقائق وساعات».
وهذا يعني أن هذه الكرات من المرجح أنها تتكون في الغازات الكائنة في سحب الدخان، على حد قوله، وتحتوي على مركبات عضوية تعمل على امتصاص ضوء الشمس. «تتكون كرات القطران في بيئات جوية مختلفة تتأثر بالأنشطة البشرية» وفقا لكلام بوسيك.
وقد تبدوكرات القطران لأول وهلة مثل السخام، الذي يعد شكلا شائعا للتلوث الكربوني في الهواء، ولكن الفروق تتجلى عند فحصها بالمجهر، على حد قول الباحثين.
ويعلق بيفاي على ذلك بقوله: «إن السخام يتشكل في اللهب ويتضمن عدة طبقات.
وتتشكل طبقات السخام من طبقات جرافيتية تلتف التفافا متحد المركز مثلها مثل البصل، ومع غيرها من طبقات السخام تشكل حلقات أوتشكيلات عنقودية شبيهة بعناقيد العنب. أما كرات القطران فهي مجرد طبقات منفردة لا تشكل حلقات ولا تشكيلات، وينقصها أي تركيب داخلي ولا تحتوي على طبقات بصلية الشكل داخلها. إن التركيب الداخلي يؤثر على الخصائص البصرية فكلما انتظم التركيب الجرافيتي زاد اللون قتامة»، على حد قول بسفاي الذي يضيف قائلاً: «وتمتص الجزئيات القاتمة ضوء الشمس وبذلك تعمل على تسخين الجو، ورغم أن السخام الأسود هوالعنصر الماص الأساسي لضوء الشمس في الجو، إلا أن كرات الكربون أيضا لها القدرة على امتصاص ضوء الشمس، وهذه ظاهرة مهمة».
هذا وقد تلقى البحث دعماً من قبل وكالة ناسا، والمؤسسة القومية للعلوم الأمريكية، ومؤسسة العلوم المجرية.
 
 
   
 
اضف لمعلوماتك

أشعة إكس نقلة تقنية في مجال الطب

كغيرها من الاكتشافات البشرية العديدة تم اكتشاف تقنية أشعة اكس بالصدفة تماما، ففي عام ۱۸۹۵م استطاع العالم الفيزيائي الألماني ويلهيلم روينتغن اكتشاف أشعة اكس بينما كان يجري بعض الاختبارات على أشعة الإلكترون الصادرة من أنابيب الغاز، وذلك بعد أن أدرك أن الشاشة البلورية في معمله أصبحت تتوهج بأشكال الأدوات التي اخترقتها بعض الأشعة. وللتحقق من الأمر قام بوضع العديد من الأشياء بين الأنبوب والشاشة إلا أن الشاشة ما زالت تتوهج، وفي النهاية وضع يده أمام الأنبوب ليرى شبح عظام يده على الشاشة، وما ان قام باكتشاف أشعة اكس حتى أدرك فوائدها الكبيرة.
أشعة اكس تشبه في الأساس أشعة الضوء المرئية، حيث ان الاثنين يتخذان شكل موجات من الطاقة الكهرومغنطيسية تنتقل بواسطة جسيمات صغيرة تعرف بالفوتونات، والفرق بين أشعة اكس والضوء الاعتيادي المرئي هو مستوى طاقة الفوتون في كل منهما، ويعرف ذلك أيضا بالطول الموجي للأشعة، والمعروف أن العين البشرية تتحسس طولا موجيا معينا بالضوء المرئي، ولكنها لا تستطيع تحسس الطول الموجي القصير بطاقته العالية كأشعة اكس أوالطول الموجي الطويل بطاقته القليلة كموجات الراديو.
تنتج فوتونات الضوء المرئي وأشعة اكس عن طريق حركة الإلكترونات في الذرة ودورانها حول النواة، حيث ان مستوى الطاقة في الإلكترونات يختلف باختلاف مداراتها، وكلما اقترب مدار الإلكترون من النواة تقل الطاقة والعكس، ولذلك عندما تنتقل الإلكترونات إلى مدار أقرب من النواة لا بد أن تتخلص من بعض الطاقة التي تحملها، ويكون التخلص من الطاقة الزائدة على شكل فوتونات، وتعتمد قوة طاقة الفوتون على مسافة الانتقال بين المدارات، وكلما زادت مسافة الانتقال نحوالنواة ارتفعت نسبة قوة الفوتون. وبما أن موجات الراديولا تتمتع بالطاقة الكافية لنقل الإلكترونات بين المدارات نقلات كبيرة نحوالنواة؛ فإنها لا تنتج طاقة في شكل فوتونات ضوئية مرئية، في نفس الوقت نجد أن أشعة اكس تتمتع بطاقة قوية جدا لدرجة أنها تخرج الإلكترونات من مدارات النواة نهائيا الأمر الذي يجعلها غير مرئية أيضا.

جهاز أشعة إكس

أهم مكونات جهاز أشعة اكس هي القطبان السالب «الكاثود» والموجب «الانود» داخل الأنبوب الزجاجي، وقطب الكاثود عبارة عن شعيرة حرارية مثل شعيرة المصابيح الكهربائية الاعتيادية، ويعمل الجهاز على إرسال طاقة كهربائية عبر الشعيرة الحرارية فيعمل على تسخينها، ارتفاع درجة حرارة الكاثود تعمل على نثر الإلكترونات من على سطح الشعيرة، ليدفعها قطب الانود الموجب عبر الأنبوب، وبما أن فرق القوة الكهربائية شاسع بين القطبين نجد أن الإلكترونات تندفع بقوة كبيرة عبر الأنبوب، عندما تصطدم الإلكترونات المندفعة مع ذرات التنجستين تعمل على طرد الإلكترونات من المدارات القريبة جدا من النواة، الأمر الذي يعقبه هبوط مفاجئ وسريع لإلكترونات المدارات العليا نحوالمدارات السفلى ينتج عنه تفريغ للطاقة الزائدة في شكل فوتونات، وبما أن الهبوط بشكل كبير فان قوة الفوتونات تكون كبيرة جدا، وهذا هوفوتون أشعة اكس.
هناك مصدر آخر لفوتونات أشعة اكس وهوالإلكترونات الحرة، وذلك عندما تعمل نواة الذرة على اجتذاب الإلكترونات إلى درجة تؤدي إلى تغيير مسار حركتها مما يدفعها إلى التخلص من الطاقة الزائدة في شكل فوتونات من أشعة اكس.
التصادمات والاحتكاكات الشديدة التي تدخل في إنتاج أشعة اكس تعمل على توليد حرارة عالية، ويعمل المولد على إدارة قطب الانود حتى لا يذوب جراء ارتفاع درجة الحرارة، ذلك لان أشعة الإلكترونات لا تتركز على بؤرة معينة، كما أن الزيت البارد الذي يحيط بالغلاف يعمل على امتصاص الحرارة.
تحاط جميع هذه الفعاليات الميكانيكية بغلاف سميك من الرصاص يمنع تناثر أشعة اكس، وتعمل النافذة الصغيرة على هذا الغلاف على السماح لشعاع رقيق من الفوتونات أن ينفذ من خلالها، حيث يمر هذا الشعاع عبر العديد من المرشحات وهوفي طريقه إلى المريض. توجد كاميرا على الجانب الآخر من المريض تعمل على تسجيل شكل أشعة اكس النافذة من خلال جسم المريض، حيث تعمل كاميرا أشعة اكس بنفس تقنية الكاميرا العادية، إلا أن ضوء أشعة اكس يظهر ردة الفعل الكيميائية بدلا من الضوء المرئي.
يتعامل الأطباء عادة مع الصورة بشكل عكسي، حيث ان المناطق التي تتعرض لمزيد من الضوء تبدو قاتمة على عكس التي تتعرض لقليل من الضوء حيث تبدو مضيئة اكثر، ولذلك نجد أن الأعضاء القوية كالعظام تبدوبيضاء أما الأعضاء المرنة تبدوسوداء، وتتفاوت نسبة مرونتها مع درجة غمق اللون، الأمر الذي يقود الأطباء إلى تشخيص الإصابات وفحص جسد المريض دون الخوض في عملية جراحية.