ترجمه: فرهاد رضائي
هنر عكاسي به ويژه در چند دهه اخير به سبب ظهور انواع فن آوري هاي پيشرفته و مدرن، پا به عرصه نويني نهاده كه ثمره آن، توليد عكس ها و تصاوير بسيار دقيق و شگفت آور در زمينه هاي گوناگون بوده است.
در همين راستا، دانشمندان آمريكايي به تازگي موفق به گشودن افق ديگري در اين عرصه شده اند كه مي تواند بسيار جالب توجه باشد، به طوري كه آنان عكسي را توليد كرده اند كه در تهيه آن، از باكتري هاي زنده استفاده شده است.
البته بايد گفت محصول به دست آمده از اختراع اين شيوه عكسبرداري، دقيق تر و شفاف تر از آنچه به كمك يك چاپگر ليزري توليد مي شود نخواهد بود، اما اين ابداع برجسته را مي توان دروازه ورود به صنعت نويني محسوب كرد كه از ارگانيسم ها و موجودات زنده همچون باكتري ها براي خلق آثار هنري بهره مي گيرد.
صنعت نوين
به گفته پژوهشگران آمريكايي، اين تصويربرداري بيولوژيك يا به عبارتي عكاسي زيستي ، يكي از موفقيت هاي اوليه در عرصه نوظهوري موسوم به زيست شناسي تركيبي به شمار مي رود كه از ارگانيسم ها و موجودات زنده ساده استفاده مي كند؛ موجودات ساده اي كه مي توان رفتار آنها را در شرايط مختلف پيش بيني كرد و از آن براي نيل به مقصود نهايي اين صنعت بهره جست.
انسلم لوسكايا - بيوفيزيكدان دانشگاه كاليفرنيا در سان فرانسيسكو (UCSF) - كه روي اين پروژه فعاليت مي كند، مي گويد: اين نوع عكاسي، بسيار جاذب و دلرباست و همچون يك شعبده بازي، جالب توجه مي نمايد . وي مي افزايد: با وجود اين، محصول نهايي در واقع بازتاب و نمايشي از توانايي علوم و فن آوري هاي نوين براي بهره گيري از اين موجودات بسيار ريز به منظور خلق يك اثر هنري زيباست .
محققان دانشگاه كاليفرنيا همراه با همكارانشان در دانشگاه تگزاس كه براي خلق عكس هاي زنده با يكديگر مشاركت داشته اند، مشروح فعاليت ها و نتايج حاصل را در شماره اخير ژورنال علمي نيچر منتشر كرده اند.
عكس باكتريايي
عكس هاي غير ديجيتالي به وسيله قرارگيري لحظه اي فيلم هاي حساس در برابر نور و سپس انجام فرآيندي شيميايي براي ظهور تصوير ثبت شده روي فيلم و درنهايت چاپ آن، تهيه مي شوند.
اما در صنعت عكاسي نويني كه از ارگانيسم هاي زنده بسيار كوچك همچون باكتري ها براي خلق تصاوير گوناگون استفاده مي شود، موجودي مانند اشريشيا كولي (E. coli) حرف نخست را مي زند؛ به طوري كه دانشمندان و مهندسان ژنتيك، اين باكتري كوچك را مورد دستكاري ژنتيكي قرار مي دهند تا اين موجودات تك سلولي در برابر نور ثبت شده روي فيلم عكاسي، از خود واكنش نشان دهند.
براي توسعه اين روش جديد، محققان دانشگاه تگزاس ابتدا از فن آوري هاي مؤسسه فن آوري ماساچوست (MIT) در زمينه مهندسي ژنتيك بهره گرفتند تا بتوانند تغييرات لازم را در گنجينه وراثتي باكتري هاي اشريشيا كولي به وجود آورند.
سپس اين پژوهشگران براي دستيابي به هدف اصلي خود، نيازمند ايجاد تركيبي خاص به عنوان بستر پايه زنده اي بودند كه نسبت به پرتوهاي نور حساسيت داشته باشد. در اين زمينه نيز به طور تصادفي، موفقيت با آنها همراه شد؛ به گونه اي كه يكي از كارشناسان دانشگاه تگزاس به تازگي در گفت و گويي با محققان دانشگاه كاليفرنيا دريافته بود كه آنان در زمينه توليد چنين تركيبي با استفاده از باكتري هاي E. coli فعاليت مي كنند.
در واقع، اين نوع باكتري از جمله موجودات تك سلولي به شمار مي رود كه براي جهان علم بسيار آشناست و تاكنون آزمايش هاي گسترده اي به ويژه در زمينه مطالعات ژنتيك و مهندسي ژنتيك روي آن انجام شده است.
مساعدت جلبك ها
مهندسان ژنتيك به باكتري اشريشيا كولي بسيار علاقه مند هستند، زيرا مي توان آن را به سادگي در محيط آزمايشگاه با سرعت زيادي رشد داد و تكثير كرد. همچنين در طبيعت نيز اين ارگانسيم حتي در محيط داخلي بدن انسان يافت مي شود و در روده هاي ما و ديگر جانوران اقامت دارد. با وجود اين، اشريشيا كولي حساسيتي به نور ندارد و براي به كارگيري آن در ايجاد تصاوير زنده، انجام دستكاري هايي در آن لازم و ضروري بوده است. براي ايجاد توانايي هاي مربوط به حساسيت نسبت به پرتوهاي نور در اين نوع باكتري، دانشمندان به جست و جوي گيرنده ها و حسگرهاي نوري مناسبي در ساير ارگانسيم هاي ساده مشابه با اين باكتري پرداختند تا بتوانند به نوعي آن را به باكتري هاي E. coli پيوند بزنند. به اين ترتيب، پس از جست و جو و كاوش فراوان، پژوهشگران آمريكايي پروتئين هايي را در جلبك هاي سبز آبي فتوسنتز كننده يافتند كه مي توانست نياز محققان را در اين زمينه بر طرف كند.
لوسكايا پيوند حسگر هاي نوري جلبك ها را به E. coli همچون نوعي بافندگي توصيف مي كند و مي افزايد: بسيار خوشبخت بوديم كه توانستيم حسگر هاي مناسبي را بيابيم و آن را با موفقيت به باكتري هاي اشريشيا كولي پيوند بزنيم.
به گفته جف تابور- دانشجوي مقطع دكترا در دانشگاه تگزاس- پژوهشگران دانشگاه كاليفرنيا در اين زمينه كار مهندسي بسيار سنگيني انجام دادند تا بتوانيم ايده نهايي را جامه واقعيت بپوشانيم و به هدف اصلي خود دست يابيم.
قدرت تفكيك بالا
به اين ترتيب، باكتري مورد نظر براي انجام عمليات نهايي آماده و مهيا شد. دانشمندان، اشريشيا كولي دستكاري شده را در ظرف محتوي آگار (نوعي محيط كشت ژله اي و استاندارد براي رشد و تكثير باكتري ها) كشت دادند.سپس آنها پرژكتور ويژه اي براي توليد پرتوهاي درخشان و روانه كردن اين پرتوهاي نوري از ميان يك ماسك ويژه به سوي كلوني هاي باكتريايي رشد يافته از E. coli دستكاري شده ساختند.
در اين ميان، هر باكتري كه توسط پرتوهاي نور تحريك نمي شد، لكه يا رنگيزه سايه و تيره اي به وجود مي آورد و اين امر، به دانشمندان امكان مي داد تا با بهره گيري از نقاط تيره و روشن، به خلق تصاوير زنده اي از محيط پيرامون بپردازند. با استفاده از اين روش، باكتري ها مي توانند عكس ها و تصاوير مورد نظر را در مدت 12 ساعت توليد كنند و پژوهشگران بر اين باورند كه قدرت تفكيك يا resolution اين تصاوير، يكهزار برابر بيش از آن چيزي است كه مي توان به وسيله بهترين چاپگرهاي مدرن امروزي توليد كرد.
مزيت رقابتي باكتري
هم اكنون محققان دانشگاه كاليفرنيا سرگرم انجام تحقيقات گسترده براي يافتن حسگرهاي نوري بيولوژيك ديگري هستند كه بتوانند طول موج هاي ديگري را نيز توليد كنند تا شايد در آينده اي نه چندان دور، با بهره گيري از اين صنعت نوين بتوان عكس هاي رنگي و زيباتري را به روشي مشابه توليد و عرضه كرد.
اين نتايج همچنين راهگشاي شاخه هاي ديگري از تحقيقات نيز خواهد بود؛ به طوري كه دانشمندان مي توانند با بهره گيري از اين قبيل باكتري هاي دستكاري شده براي مقاصد و كاربردهاي ديگري نيز استفاده كنند. براي مثال، پژوهشگران آمريكايي تاكيد مي كنند شايد روزي بتوان از اين فن آوري زيستي ويژه براي انجام برنامه ريزي به منظور توليد بافت هاي زنده اي براي مقابله با انواع سرطان ها و درمان آنها بهره گرفت.
افزون بر اين، استفاده از اين قبيل فن آوري ها بسيار ارزان و مقرون به صرفه تر از ديگر روش هاي مشابه خواهد بود، زيرا توانايي و قابليت رشد و تكثير بسيار سريع باكتري ها در حضور غذا، اكسيژن و نيز دماي مناسب، آنان را به موجودات بسيار مناسبي در اين زمينه بدل مي سازد و همچنان كه تابور مي گويد: شما مي توانيد كار خود را فقط با يك باكتري آغاز كنيد و در مدت چند ساعت، ميليارد ها نمونه از آنها را در اختيار بگيريد .

بي  ترديد آنچه روزانه به عنوان مواد غذايي مصرف مي  كنيم، بر سلامتي و بهداشت بدن ما تاثير مي  گذارد و ژنتيك  دانان دانشگاه مك  گيل مونترآل در كشور كانادا بر اين باورند كه بخشي از اين اثرگذاري ممكن است در قالب تغيير ژن  هاي خاصي به وسيله مواد غذايي مصرفي ظهور يابد.
براساس گزارش انتشاريافته در تازه  ترين شماره نشريه علمي نيوساينتيست ، نتايج حاصل از انجام چندين تحقيق مختلف روي جوندگان نشان مي  دهد انواع مواد و مكمل  هاي غذايي مي  توانند با روشن يا خاموش كردن ژن  هاي خاص و به عبارت ديگر با فعال يا غير فعال كردن آنها، موجب ايجاد تغييرات ژنتيكي در اين جانوران شوند.به گفته كارشناسان دانشگاه مك  گيل، هنوز به طور دقيق روشن نيست كه آيا مواد غذايي مي  توانند تاثير مشابهي را در بدن انسان  ها بر جاي گذارند يا نه، اما محققان كانادايي معتقدند كه چنين تاثيرگذاري مشابهي در سيستم بدن انسان نيز وجود دارد و در آينده نزديك، مي  توان از اين فرآيند براي معكوس كردن روند پيشرفت بيماري  هاي گوناگون به وسيله رژيم  هاي غذايي خاص استفاده كرد.بسياري از بيماري  هاي انساني در پي بروز جهش ژني (موتاسيون) در DNA سلول  ها ظهور مي  يابد و شمار اندكي همچون برخي از سرطان  ها نيز به سبب تغيير در روشن يا خاموش بودن ژن  هاي خاص، انسان  ها را دچار خويش مي  سازد. درواقع اگرچه هزاران ژن در سلول  هاي بدن ما وجود دارد، فقط بخشي از آنها فعال و سايرين غيرفعال يا خاموش هستند.دانشمندان تاكنون به طور گسترده  اي در قالب انجام آزمايش  ها و تحقيقات گوناگون، به بررسي عوامل و فاكتورهايي پرداخته  اند كه ممكن است بر فعاليت ژني سلول  ها تاثيرگذار باشند و در اين راستا، مدارك و شواهد مختلفي نيز يافته  اند كه نشانگر اهميت ويژه مواد غذايي در اين زمينه است.
در يكي از تازه  ترين تحقيقات انجام  شده روي جانوران آزمايشگاهي، دانشمندان موفق شدند با تزريق اسيدآمينه خاصي موسوم به ال- متيونين به موش  هاي بالغ، سبب ايجاد تغييرات رفتاري در آنها شوند.به گفته پژوهشگران دانشگاه مك  گيل، تزريق اين اسيدآمينه موجب بروز تغيير در عملكرد ژن ويژه  اي در موش  هاي آزمايشگاهي شد كه مسئول توليد مواد كنترل  كننده رفتار مربوط به واكنش در برابر استرس و فشار در اين جانوران به شمار مي  رود.
به بيان ديگر، تزريق ال- متيونين به موش  ها با ايجاد تغيير در شيوه بيان و فعاليت ژن موردنظر در توليد پروتئين  ها، تغيير رفتاري اين جانوران را به همراه داشته است، به طوري كه نمونه  هاي دريافت  كننده اين تزريق، به هنگام رويارويي با محيط  هاي جديد، از آرامش و اطمينان كمتري در مقايسه با سايرين برخوردار بوده و ميزان بيشتري از هورمون  هاي ضد استرس را در بدن خود ترشح كرده  اند.همچنين بررسي  هاي ديگر نشان مي  دهد شيوه تغذيه مادر نيز مي  تواند اثر مهمي بر ميزان متيلن  سازي DNA سلول  ها و نحوه فعاليت ژن  هاي مرتبط با اين فرآيند در بدن فرزندان به همراه داشته باشد و اين تغيير نيز به نوبه خود، بهداشت و سلامتي جسمي و رواني افراد را تحت تاثير قرار مي  دهد.در واقع نقش و اهميت رژيم غذايي در سلامتي و حتي شيوه رفتار انسان به اندازه  اي زياد است كه برخي از دانشمندان همواره بر اين شعار تاكيد مي  كنند: ما آنچه هستيم كه مي  خوريم .

انتقال حرارت ويژه
با وجود بديهي بودن شيوه انتقال حرارت كه تاكنون شيميدان ها و فيزيكدانان به خوبي آن را توصيف كرده اند، مطالعات انجام شده به وسيله نانوتكنولوژيست ها منجر به دركي نوين از شيوه انتقال حرارت در سيستم هاي زيست شناختي شده است.
محققان موسسه پلي تكنيك رنسلر آمريكا با بهره گيري از شبيه سازي هاي كامپيوتري سيستم هاي زيستي، دريافتند حرارت ممكن است فراتر از تصورات پيشين، در مايعات، بسيار بهتر از جامدات انتقال پيدا كند.
بر پايه اين گزارش، كشف اخير اين محققان مي تواند نقش مهمي در بهبود فرآيند هاي مورد استفاده در بخش هاي گوناگون - از صنايع الكترونيك و توليد كننده هاي تراشه هاي كامپيوتري گرفته تا روش هاي درمان سرطان- ايفا كند.
جزئيات تحقيقات دانشمندان موسسه پلي تكنيك رنسلر، در شماره اخير نشريه نانو لترز منتشر شده است.
نسبيت عام و رابطه آن با فضا
بدون شك اگر آلبرت اينشتين پا به عرصه گيتي نگذاشته بود، بسياري از مسائل فيزيكي بنيادي به اين زودي ها كشف نمي شدند. اين دانشمند نابغه كه نقطه عطفي در تاريخ فيزيك دنيا به شمار مي رود، يكي از انتخابات دنياست. او نظريه نسبيت عام خود را در سال 1915 ارائه كرد. به اعتقاد وي تاثيرات جاذبه و شتاب، جدايي ناپذير بوده و بنابراين با هم برابرند. او همچنين نحوه ارتباط نيروهاي جاذبه به انحناي فضا زمان را تشريح كرد. اينشتين با استفاده از قوانين رياضي  نشان داد كه چگونه هر جسمي به فضا زمان اطراف خود انحنا مي بخشد. در مورد بعضي اجسام مثل ستارگان كه جرم نسبتا زيادي دارند، اين انحنا مي تواند باعث تغييراتي در مسير هر چيز كه از كنار آن مي گذرد شود و نور نيز از اين قاعده مستثني  نيست.
طبق نظريه نسبيت عام، نيروهاي گرايشي از خواص فضا هستند. مسئله قابل توجه اين نيست كه جسمي در فضا وجود دارد، بلكه اين جسم مشخص كننده هندسه فضاي اطرافش است. نظريه اينشتين در اين مورد مي گويد: هميشه عقيده بر اين بوده كه اگر تمام ماده جهان معدوم شود، زمان و فضا باقي مي مانند، در حالي كه نظريه نسبيت تاكيد مي كند كه زمان و فضا نيز همراه با ماده نابود مي شوند، بنابراين، جرم با فضا ارتباط دارد. هر جسمي باعث مي شود كه فضاي اطرافش انحنا پيدا كند. ما به سختي متوجه چنين انحنايي در زندگي خود مي شويم، زيرا با جرم هاي نسبتا كوچكي سر و كار داريم، ولي در ميدان هاي گرانشي بسيار قوي كه ميزان جرم زياد است، مقدار انحنا قابل توجه است. در اين حال فيزيك  دانان سرگرم جشن گرفتن براي صدمين سالگرد معروف  ترين فرمول آلبرت اينشتين - بزرگترين فيزيك  دان قرن بيستم - هستند.معروف  ترين معادله اينشتين يعني رابطه ميان جرم و انرژي (انرژي برابر است با حاصل ضرب جرم در مجذور سرعت نور) در سال 1905 و در سلسله مقالاتي انتشار يافت كه بنيان  هاي علم فيزيك را با شوك بزرگي روبه  رو ساخت.
شماري از دانشمندان از اين معادله بسيار مهم براي رهاسازي انرژي نهفته در هسته اتم  ها به ويژه اتم  هاي راديواكتيو و البته ساخت بمب اتمي بهره گرفته  اند.