- تاریخ درج خبر:1400/11/24-٢٠:٠٠
محققان در جستجوی منشأ حیات در زمین به سرنخی جدید دست یافتهاند.
آبادان خبر: یافتههای محققان نشان میدهد که پپتیدها در شرایطی خاص مانند شرایطی که در فضای خارجی غالب است میتوانند روی غبار شکل بگیرند.
تمام انواع حیاتی که ما میشناسیم از واحدهای شیمیایی یکسانی تشکیل شدهاند. این واحدها شامل پپتیدها میشود که عملکردهای متفاوتی در بدن دارند از جمله حمل و نقل مواد، تسریع واکنشها یا تشکیل داربستهای تثبیت کننده در سلول. پپتیدها از اسیدهای آمینه منفردی تشکیل شدهاند که با ترتیبی خاص در کنار هم قرار گرفتهاند. ترتیب دقیق خواص نهایی پپتید را مشخص میکند.
اینکه چگونه این زیست مولکولهای همهکاره به وجود آمدهاند یکی از سوالات در مورد منشا حیات است. آمینو اسیدها، نوکلئوبازها و قندهای مختلفی که در شهابسنگها یافت میشوند نشان میدهند که منشا حیات میتواند فرازمینی باشد.
با اینحال برای آنکه پپتیدها از آمینواسیدهای منفرد تشکیل شوند شرایط بسیار خاصی مورد نیاز است که پیشتر تصور میشد که احتمال وجود آن روی زمین بیشتر باشد.
گام اول نیازمند وجود آب است درحالی که برای گام دوم نباید آبی وجود داشته باشد.
دکتر "سرژ کراسنوکوتسکی"(Serge Krasnokutski) از آزمایشگاه اخترفیزیک موسسه اخترشناسی ماکس پلانک میگوید: آب نقش مهمی در ایجاد پپتیدها ایفا میکند.
در این فرآیند مولکولهای منفرد آمینو اسید برای تشکیل یک زنجیره با یکدیگر ترکیب میشوند. برای آنکه چنین موضوعی انجام شود هر بار باید یک مولکول آب خارج شود. محاسبات شیمیایی کوانتومی ما نشان داده است که آمینو اسید گلیسین میتواند از طریق یک پیشساز شیمیایی به نام آمینو کتن که با مولکول آب ترکیب میشود، تشکیل شود.
به زبان ساده در این حالت برای اولین مرحله واکنش باید آب اضافه کرد و برای مرحله دوم آب باید حذف شود.
با علم بر این موضوع، تیمی به رهبری کراسنوکوتسکی اکنون توانستهاند یک مسیر واکنشی بیابند که میتواند در شرایط کیهانی انجام شود و نیازی به آب ندارد.
کراسنوکوتسکی میگوید: به جای در نظر گرفتن مسیر انحرافی شیمیایی که در آن آمینو اسید تشکیل میشود ما میخواستیم بفهمیم که آیا مولکولهای آمینو اسید کتن میتوانند مستقیما پپتیدها را تشکیل دهند.
ما این کار را تحت شرایط غالب در ابرهای مولکولی کیهان انجام دادیم یعنی روی ذرات غبار در خلاء که در آن مواد شیمیایی مربوطه مانند کربن، آمونیاک و مونوکسید کربن به وفور وجود دارد.
در یک محفظه خلاء، بستری به عنوان مدلی برای سطح ذرات غبار به همراه کربن، آمونیاک و مونوکسید کربن در فشاری حدود یک چهارمیلیاردم فشار معمول هوا و دمای منفی ۲۶۳ درجه سانتیگراد قرار داده شد.
کراسنوکوتسکی میگوید: تحقیقات نشان میدهد که در این شرایط پپتید پلی گلیسین از مواد شیمیایی ساده تشکیل میشود. بنابراین اینها زنجیرهای از آمینواسید بسیار ساده گلیسین هستند و طولهای مختلفی دارند. طولانیترین نمونه آنها شامل ۱۱ واحد آمینو اسید بود.
در این آزمایش تیم آلمانی توانست آمینو کتن را نیز شناسایی کند. این حقیقت که واکنش میتواند در چنین دماهای پایینی انجام شود به دلیل واکنشپذیری بسیار زیاد مولکولهای آمینو کتن است.
اکنون که مشخص شده است که نه تنها آمینو اسیدها بلکه زنجیرههای پپتیدی میتوانند در شرایط کیهانی تشکیل شوند ممکن است هنگام تحقیق در مورد منشا حیات نگاهمان را به جای زمین به سوی فضا بچرخانیم.
پژوهشگران "دانشگاه امآیتی"، یک ترکیب گیاهی ابداع کردهاند که به اندازه استخوان سفت است و شاید در آینده بتوان از آن در ایمپلنت دندان استفاده کرد.
قویترین قسمت درخت، در تنه یا ریشههای پراکنده آن نیست؛ بلکه در دیواره سلولهای میکروسکوپی آن نهفته است.
دیواره یک سلول چوب، از الیاف سلولزی ساخته شده است که فراوانترین پلیمر طبیعت و مولفه اصلی ساختار همه گیاهان و جلبکها به شمار میرود. درون هر کدام از الیاف، نانوبلورهای سلولز وجود دارند که زنجیرهای از پلیمرهای آلی هستند که در الگوهای بلوری تقریبا کاملی چیده شدهاند. این نانو بلورها در مقیاس نانو، قویتر و سفتتر از الیاف موسوم به "کولار"(Kevlar) هستند. اگر بتوان نانوبلورهای سلولز را در بخشهای قابلتوجهی به مواد تبدیل کرد، آنها میتوانند راهی به سوی ابداع پلاستیکهای قویتر، پایدارتر و به دست آمده از طبیعت باشند.
اکنون، پژوهشگران "دانشگاه امآیتی"(MIT)، ترکیبی را مهندسی کردهاند که از مخلوط کردن نانوبلورهای سلولز با مقداری پلیمر مصنوعی ساخته شده است. بلورهای آلی، حدود ۶۰ تا ۹۰ درصد از این ماده را تشکیل میدهند که تا به امروز، بالاترین میزان از نانوبلورهای سلولزی موجود در یک ترکیب بوده است.
پژوهشگران دریافتند که این ترکیب مبتنی بر سلولز از برخی انواع استخوان، قویتر و از آلیاژهای آلومینیوم معمولی، سفتتر است. ساختار این ماده، به پوشش داخلی پوسته سفت برخی از نرمتنان شبیه است.
این گروه پژوهشی، دستورالعملی را برای ترکیب مبتنی بر نانوبلورهای سلولزی ارائه کردند که میتوان آنها را با استفاده از چاپ سهبعدی و ریختهگری معمولی ساخت.
آنها ترکیب را چاپ کردند و استحکام و سفتی آن را مورد بررسی قرار دادند. همچنین، آنها کامپوزیت را به شکل دندان درآوردند تا نشان دهند که این ماده ممکن است روزی برای ساخت ایمپلنتهای دندان مبتنی بر سلولز و در این مورد، هر محصول پلاستیکی قویتر، سفتتر و پایدارتر استفاده شود.
"جان هارت"(John Hart)، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه امآیتی گفت: با ایجاد این ترکیب میتوانیم به مواد مبتنی بر پلیمر، خواص مکانیکی بدهیم که پیشتر هرگز نداشتند. اگر بتوانیم مقداری پلاستیک مبتنی بر نفت را با سلولز طبیعی جایگزین کنیم، مسلما برای سیاره زمین نیز بهتر خواهد بود.
سالانه بیش از ۱۰ میلیارد تن سلولز از پوست، چوب یا برگ گیاهان تولید میشود. بیشتر این سلولزها برای تولید کاغذ و منسوجات مورد استفاده قرار میگیرند و بخشی از آنها نیز به پودری تبدیل میشوند که در غلیظکنندههای مواد غذایی و لوازم آرایشی به کار میرود.
دانشمندان در سالهای اخیر، کاربرد نانوبلورهای سلولز را بررسی کردهاند که میتوان آنها را از الیاف سلولز استخراج کرد. بلورهای فوقالعاده قوی را میتوان به عنوان تقویتکنندههای طبیعی در مواد مبتنی بر پلیمر استفاده کرد اما پژوهشگران تنها توانستهاند مقدار کمی از نانوبلورهای سلولز را ترکیب کنند زیرا آنها به جمع شدن تمایل دارند و فقط پیوند ضعیفی را با مولکولهای پلیمری ایجاد میکنند.
هارت و همکارانش به دنبال توسعه یک ترکیب با کسر بالایی از نانوبلورهای سلولز بودند که بتوان آنها را به شکلهای قوی و بادوام درآورد. آنها کار خود را با مخلوط کردن محلولی از پلیمر مصنوعی با پودر نانوبلورهای سلولز آغاز کردند. آنها نسبتی را برای نانوبلورهای سلولز و پلیمر تعیین کردند که محلول را به نوعی ژل تبدیل میکند. قوام این ژل به اندازهای است که میتوان آن را از طریق نازل یک چاپگر سهبعدی تغذیه کرد یا در قالب ریخت. آنها از یک کاوشگر برای شکستن تودههای سلولز درون ژل استفاده کردند. این کار، احتمال ایجاد پیوندهای قوی با مولکولهای پلیمری را برای سلولز پراکنده افزایش داد.
آنها مقداری ژل را از طریق یک چاپگر سهبعدی تغذیه کردند و بقیه را در قالب ریختند. سپس به نمونههای چاپشده اجازه دادند تا خشک شوند. طی این فرآیند، ماده منقبض شد و یک ترکیب جامد باقی ماند که بیشتر آن از نانوبلورهای سلولز تشکیل شده بود.
"آبیناو رائو"(Abhinav Rao)، از پژوهشگران این پروژه گفت: ما چوب را از اساس تخریب کردیم و به بازسازی آن پرداختیم. ما بهترین اجزای چوب را که نانوبلورهای سلولزی هستند، برداشتیم و آنها را بازسازی کردیم تا به یک ترکیب جدید دست پیدا کنیم.
زمانی که این گروه پژوهشی، ساختار ترکیب را زیر میکروسکوپ مورد بررسی قرار دادند، مشاهده کردند که دانههای سلولز در یک الگوی شبیه به آجر و ملات قرار گرفتهاند.
آنها مقاومت این ماده را در برابر ترک خوردن آزمایش کردند و ابزارهایی در مقیاس نانو و سپس در مقیاس میکرو را به کار بردند. آنها دریافتند که آرایش دانههای سلولز این ترکیب در مقیاسهای چندگانه، از شکافته شدن در اثر ترک برداشتن جلوگیری میکند. این مقاومت در برابر تغییر شکل، به سفتی ترکیب کمک میکند.
پژوهشگران در ادامه بررسیهای خود، به دنبال راههایی برای به حداقل رساندن انقباض ژلها هنگام خشک شدن هستند. اگرچه انقباض، مشکل چندانی را در چاپ اشیای کوچک ایجاد نمیکند اما اشیای بزرگتر با خشک شدن ترکیب ممکن است ترک بردارند.
این پژوهش، در مجله "Cellulose" به چاپ رسید.
نام : | |
ایمیل : | |
*نظرات : | |
متن تصویر: | |