به نقل از «ایسنا»

تلاش دانشمندان برای تقلید از ساختار تار عنکبوت

تاریخ انتشار: ۵ تیر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۸۰۷۴۴۳۴

دانشمندان به امید اینکه بتوانند چیزی شبیه به تار عنکبوت بسازند، از میکروسکوپ برای بررسی میزان سختی تار عنکبوت استفاده می‌کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، تار عنکبوت مدت‌هاست که دانشمندان را با خواص شگفت‌انگیز خود متحیر کرده است، اما مطالعه آن بدون آسیب رساندن به آن همواره یک چالش بوده است. اکنون دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست موفق شده‌اند با استفاده از میکروسکوپ به بافت واقعی این ماده نگاه کنند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

تار عنکبوت شبکه‌ای از رشته‌های پروتئینی است که توسط عنکبوت‌ها تنیده می‌شود. این پروتئین سرشار از آمینو اسیدهای آلانین و گلیسین است. بیشتر رشته‌های پلی پپتیدی سازنده این پروتئین، به صورت صفحات بتا آرایش یافته‌اند. این صفحات در زمینه‌ای از رشته‌های آمینو اسید به صورت صفحات آلفا جای گرفته‌اند. مارپیچ‌های آلفا با بی‌نظمی زیادی به هم پیچیده‌اند و همین بی‌نظمی باعث خاصیت کشسانی تار می‌شود. یکی از ویژگی‌های جالب تار عنکبوت این است که مقدار زیادی نمک و مواد ضد باکتری و ضد قارچ دارد که در برابر حمله باکتری‌ها و قارچ‌ها از آن محافظت می‌کند.

همه عنکبوتان تار می‌تنند که معمولاً به صورت رشته‌ای پروتئینی از غده‌های تارتنِ انتهای شکم‌شان ترشح می‌شود. این تارها ابتدا به صورت مایع هستند و به شکل نخ نازکی از بدن عنکبوت خارج می‌شوند و سپس در تماس با هوا خشک شده و مانند نخ می‌شوند.

قطر تار عنکبوت حدود یک دهم تار موی انسان است. این تارهای صاف و شفاف، بسیار نرم و سبک و در عین حال بسیار مقاوم هستند و حتی می‌توان گفت تار عنکبوت از فولاد هم سخت‌تر است.

این مطالعه توسط دو زیست‌فیزیکدان به نام ایرینا ایاکینا و جاناتان بروئر هدایت شده است.

بروئر توضیح داد: ما از چندین تکنیک میکروسکوپی پیشرفته استفاده کرده‌ایم و همچنین نوع جدیدی از میکروسکوپ نوری را ایجاد کرده‌ایم که به ما امکان می‌دهد به عمق یک تار نگاه کنیم و ساختار داخلی آن را تجسم کنیم.

مطالعات قبلی از روش‌هایی استفاده می‌کردند که مستلزم برش دادن الیاف تار عنکبوت بود که به هر حال ساختار طبیعی تار و همچنین به طور بالقوه نتایج را تغییر می‌داد.

ایاکینا می‌گوید: ما آرزو داشتیم این الیاف خالص و منحصر به فرد را بررسی کنیم، در حالی که به هیچ وجه بریده، منجمد یا دستکاری نشده باشد.

این دو پژوهشگر برای دستیابی به این هدف از روش‌های طیف‌بینی رامان ضد استوکس همدوس(Coherent Anti-Stokes Raman Scattering, Confocal Microscopy)، میکروسکوپ هم‌کانونی(Confocal Microscopy)، میکروسکوپ هم‌کانونی کاهش انعکاس فلورسانس با وضوح فوق العاده(Ultra-resolution Confocal Reflection Fluorescence Depletion Microscopy)، میکروسکوپ روبشی یون هلیوم(Scanning Helium Ion Microscopy) و پاشش یون هلیوم(Helium Ion Sputtering) استفاده کردند.

نتایج این کار نشان داد که الیاف تار عنکبوت حداقل از دو لایه لیپیدی بیرونی و چندین رشته یا فیبریل(fibril) محکم قرار گرفته در یک آرایش خطی تشکیل شده است.

ایاکینا می‌گوید: فیبریل‌ها به طور خاص در یک پیکربندی خاص هستند. آن‌طور که ما تصور می‌کردیم پیچ خورده نیستند و این به ما نشان می‌دهد که هنگام ایجاد تار عنکبوت مصنوعی، نیازی به پیچاندن آنها نیست.

اما کار پژوهشگران به همین جا ختم نشد. این تیم همچنین شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای را برای درک تبدیل پروتئین‌ها به تار انجام می‌دهند تا این فرآیند را بازسازی کنند.

ایاکینا می‌گوید: در حال حاضر، من غرق در شبیه‌سازی رایانه‌ای تبدیل پروتئین به تار هستم. هدف اصلی به طور طبیعی، تعیین چگونگی سنتز تار عنکبوت مصنوعی است. اما فراتر از این، من عمیقاً متعهد به پرورش درک گسترده‌تری از دنیایی هستم که در آن زندگی می‌کنیم.

این پژوهش ممکن است منجر به معرفی مواد جدید مشابه و شاید حتی بهتر از تار عنکبوت شود.

دانشمندان دانشگاه واشنگتن در ژوئیه سال ۲۰۲۱ نوعی تار مصنوعی ساختند که از تار واقعی قوی‌تر بود.

آنها برای دستیابی به این پیشرفت، باکتری‌ها را در آزمایشگاه مهندسی ژنتیک کردند تا بتوانند پروتئین‌های هیبریدی آمیلوئیدی تار عنکبوت را تولید کنند. یکی از کلیدهای دستیابی به این نسخه، یافتن چگونگی افزودن مقدار لازم نانوبلور به تار مصنوعی بود.

فوژونگ ژانگ، پژوهشگر ارشد این مطالعه در آن زمان، توضیح داد که چگونه او و تیمش این فرآیند را با موفقیت تقلید کردند. وی گفت: عنکبوت‌ها دریافته‌اند که چگونه این الیاف را با مقدار مطلوبی از نانوبلورها بپیچانند.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: تار عنکبوت تار عنکبوت مصنوعی نمايشگاه الكامپ دانشگاه آزاد اسلامي دانشگاه تهران معاونت علمي و فناوري رياست جمهوري بیست و ششمین نمایشگاه الکامپ دانشگاه شهيد بهشتي وزير علوم نمايشگاه الكامپ دانشگاه آزاد اسلامي دانشگاه تهران معاونت علمي و فناوري رياست جمهوري تار عنکبوت

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۸۰۷۴۴۳۴ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

غنی‌ترین منابع طبیعی کلسیم

آفتاب‌‌نیوز :

برای اکثر بزرگسالان، مصرف حداقل 1000 میلی گرم کلسیم در روز توصیه می شود، اگرچه گروه های خاصی از جمله نوجوانان، زنان یائسه و افراد مسن تر به مقدار بیشتری نیاز دارند. محصولات لبنی مانند شیر، پنیر و ماست سرشار از کلسیم هستند، اما منابع دیگری نیز وجود دارند.

 دانه‌ها

دانه ها از جمله کنجد، تخم کرفس و دانه های چیا و خشخاش از غنی ترین منابع کلسیم هستند. دانه ها همچنین پروتئین و چربی های سالم را تامین می کنند. به عنوان مثال، دانه های چیا سرشار از اسیدهای چرب امگا 3 گیاهی هستند. دانه های کنجد نیز علاوه بر کلسیم، حاوی سایر مواد معدنی از جمله مس، آهن و منگنز است.

پنیر

بیشتر پنیرها منابع عالی کلسیم و پروتئین هستند. بدن کلسیم موجود در محصولات لبنی را راحت تر از منابع گیاهی جذب می کند. علاوه بر این، پنیرهای کهنه و سفت به طور طبیعی دارای لاکتوز کمی هستند و هضم آنها برای افراد مبتلا به عدم تحمل لاکتوز آسان‌ تر است. یک بررسی نشان می دهد که افزایش مصرف لبنیات ممکن است با کاهش خطر ابتلا به بیماری های قلبی مرتبط باشد. بررسی دیگری نشان داد که مصرف منظم شیر و ماست با کاهش خطر ابتلا به سندرم متابولیک مرتبط است. با این حال، پنیر پرچرب می تواند دارای چربی اشباع و کالری بالایی باشد. همچنین برخی از پنیرها حاوی مقادیر زیادی سدیم هستند که مصرف آن ها را محدود می کند.

ماست

ماست از غنی ترین منابع کلسیم است. بسیاری از انواع ماست غنی از پروبیوتیک ها -انواعی از باکتری های مفید که می توانند به افزایش جذب مواد مغذی و بهبود عملکرد و ارتقا سلامت بدن از جمله سیستم ایمنی، دستگاه گوارش و قلب کمک کنند- می باشند. یک فنجان ماست حاوی کلسیم و مقدار زیادی فسفر، پتاسیم و ویتامین های B2 و B12 است. ماست های کم چرب اغلب حاوی کلسیم بیشتری هستند. اگرچه ماست یونانی منبع خوبی برای پروتئین است، نسبت به ماست معمولی کلسیم کمتری دارد. علاوه بر این برخی تحقیقات نشان می دهند که مصرف منظم ماست با کاهش خطر ابتلا به بیماری های قلبی و دیابت نوع 2 مرتبط است.

ساردین و ماهی سالمون کنسرو شده

ساردین و ماهی سالمون کنسرو شده به لطف استخوان های خوراکی خود از غنی ترین منابع کلسیم هستند. این ماهی های چرب همچنین پروتئین با کیفیت بالا و اسیدهای چرب امگا 3 را فراهم می کنند که می توانند از سلامت قلب، مغز و پوست حمایت کنند. در حالی که غذاهای دریایی ممکن است حاوی جیوه باشند، ماهی های کوچکتر مانند ساردین میزان کمی جیوه دارند. علاوه بر این، ساردین و سالمون هر دو دارای سطوح بالایی از سلنیوم هستند که می تواند از مسمومیت با جیوه جلوگیری کند.

لوبیا و عدس

لوبیا و عدس سرشار از فیبر، پروتئین و ریزمغذی ‌ها از جمله آهن، روی، فولات، منیزیم و پتاسیم هستند. برخی از انواع لوبیا مثل لوبیا سفید حاوی مقادیر مناسبی کلسیم نیز می باشند. سایر انواع لوبیا و عدس دارای مقدار کمتری کلسیم هستند. تحقیقات نشان می دهند که مصرف لوبیا می تواند به کاهش سطوح کلسترول بد (LDL) کمک کند و خطر ابتلا به دیابت نوع 2 را کاهش دهد.

 

منبع: خبرگزاری ایسنا