إنشاء أول خلية اصطناعية ذاتية الحركة

أول خلية اصطناعية قادرة على الحركة دون حياة، باستخدام ثلاثة مكونات أساسية فقط وقوانين الكيمياء. يفتح هذا الاكتشاف آفاقًا جديدة في علم الأحياء الاصطناعي، ويكشف أسرار حركة الحياة.

بالإضافة إلى قيمتها العلمية الأساسية، فإن نجاح إنشاء خلايا اصطناعية ذاتية الحركة يفتح أيضًا العديد من التطبيقات المحتملة في الطب الحيوي والبناء - الصورة: الذكاء الاصطناعي

وفي العمل الذي نُشر في مجلة ساينس، قامت مجموعة من العلماء في يقول معهد كتالونيا للتكنولوجيا الحيوية (IBEC) ، وجامعة برشلونة، وكلية لندن الجامعية، وجامعة ليفربول، ومعهد بيوفيسيكا، ومؤسسة إيكرباسك للعلوم، إن الخلية الاصطناعية تُعد من أبسط الهياكل التي خُلقت على الإطلاق: فهي تتكون من غشاء دهني، وإنزيم، ومسام. ومع ذلك، تتمتع بالقدرة على توجيه نفسها والتحرك بناءً على تفاعلات كيميائية، تمامًا كما تعثر الحيوانات المنوية على البويضات، أو كما تتعقب خلايا الدم البيضاء علامات العدوى.

تُسمى هذه الظاهرة "التاكسي الكيميائي"، أي القدرة على التحرك وفقًا للتركيزات الكيميائية، وهي مهارة بقاء مهمة في عالم الأحياء. وما يميز هذه الخلية الاصطناعية هو أنها لا تحتاج إلى هياكل معقدة كالأسواط أو المستقبلات.

"لقد أعدنا خلق كل هذه القدرة على الحركة بثلاثة عناصر فقط: غشاء، وإنزيم، ومسام نووية. دون أي ضجة. ثم ظهرت قواعد الحياة الخفية"، هذا ما شاركه البروفيسور جوزيبي باتاليا (IBEC).

تتكون الخلايا الاصطناعية من الليبوزومات، وهي فقاعات دهنية تُحاكي أغشية الخلايا الحقيقية. عند وضعها في بيئة ذات تدرج تركيز الجلوكوز أو اليوريا، تتفاعل الإنزيمات الموجودة داخل الليبوزومات مع هذه الجزيئات، مما يُحدث فرقًا في التركيز.

يُؤدي هذا الخلل إلى تدفق مجهري عبر سطح الخلية، يدفعها نحو التركيز الأعلى. تعمل مسام الغشاء كبوابة تصريف مُتحكم بها، مما يُؤدي إلى عدم التناسق اللازم لتوليد الدفع، على غرار الطريقة التي يدفع بها القارب نفسه بتدفق الماء.

في تجاربهم، فحص الفريق أكثر من 10,000 خلية اصطناعية في قنوات ميكروفلويدية تحت ظروف تدرج مُحكمة. أظهرت النتائج أن الخلايا ذات المسام النووية الأكبر تحركت بقوة أكبر في اتجاه التجاذب الكيميائي؛ بينما تحركت الخلايا غير ذات المسام بشكل سلبي فقط، ربما عن طريق الانتشار البسيط.

في الطبيعة، تُعدّ الحركة استراتيجية حيوية للبقاء، إذ تساعد الخلايا الحية على إيجاد العناصر الغذائية، وتجنب السموم، وتنسيق نموها. وقد مكّنت محاكاة هذه الظاهرة بدقة، باستخدام ثلاثة مكونات بسيطة فقط، العلماء من فهم كيفية بدء الحياة في حركتها في مراحل تطورها المبكرة.

بالإضافة إلى قيمته العلمية الجوهرية، يفتح هذا البحث آفاقًا واسعةً لتطبيقاتٍ محتملة في الطب الحيوي والبناء. على سبيل المثال، يُمكن تصميم خلايا اصطناعية لإيصال الأدوية إلى موضع الضرر المُحدد في الجسم، أو لرصد التغيرات الكيميائية في البيئة المحيطة، أو لإنشاء أنظمة ذاتية التنظيم قابلة للبرمجة في قطاع البناء.

وبما أن هذه المكونات الخلوية منتشرة في كل مكان في علم الأحياء، فمن الممكن تكبير حجمها أو تكييفها لإنشاء روبوتات دقيقة حيوية لا تتطلب إطارات معدنية أو دوائر إلكترونية.

انظروا عن كثب إلى خلية اصطناعية تتحرك. بداخلها يكمن السر: كيف تهمس الخلية، وكيف تنقل الأشياء الحيوية. لكن علم الأحياء الطبيعي صاخب ومُفصّل للغاية. لذا "نغش" قليلاً. ثم يصبح كل شيء انسيابيًا وجميلًا، كموسيقى كيميائية نقية، كما شبّه البروفيسور باتاليا.

مينه هاي

المصدر: https://tuoitre.vn/lan-dau-tien-tao-ra-te-bao-nhan-tao-tu-di-chuyen-20250727080301666.htm