10 آزمایش عجیب در دنیای علم

در سال‌های اخیر و حتی سال گذشته نیز آزمایش عجیب و غریب جالبی انجام شده است؛ از پرورش مغز در ظروف آزمایشگاهی گرفته تا زنده کردن زامبی‌ های خودتکثیرشونده ۲۴هزار ساله! جالب است بدانید از سال 1382 ، روز 30 فروردین همزمان با زادروز حکیم سید‌اسماعیل جرجانی، دانشمند ایرانی و بنیانگذار علم آزمایشگاه «روز آزمایشگاه و علوم آزمایشگاهی» نامگذاری شده است.

تألیف کتاب ذخیره خوارزمشاهی شامل مهم‌ترین مباحث و مطالب پزشکی به صورت جامع و قابل فهم موجب شد حکیم جرجانی مکتب ملی فارسی‌نویسی را بنیان نهد.

تحقیقات گسترده این حکیم درباره خون و مایعات بدن در راستای تشخیص انواع بیماری‌ها، زادروز او را در تقویم ملی کشور به روز آزمایشگاه و علوم آزمایشگاهی اختصاص داد. در ادامه 10 آزمایش عجیب و نتایج آن را بررسی می‌کنیم.

درک کلاغ‌ها از صفر

اگر رشد مغز‌ انسان در آزمایشگاه چندان متحیرتان نکرده است، شاید این آزمایشِ دانشمندان روی کلاغ‌ها برایتان جالب باشد و حتی شما را به یاد فیلم ترسناک «پرندگان» ساخته آلفرد هیچکاک بیندازد. دانشمندان ثابت کردند کلاغ‌ها آنقدر باهوش هستند که مفهوم صفر را ‌بفهمند.

ظاهرا مفهوم صفر که به تفکر انتزاعی نیاز دارد، در جوامع بشری از قرن پنجم میلادی به بعد شکل گرفته است. دانشمندان علوم اعصاب نشان دادند که کلاغ‌ها می‌توانند عدد صفر را از اعداد دیگر تشخیص داده و در آزمایش‌ها عدد صفر را به‌راحتی به عدد یک و نه اعداد بالاتر نسبت دهند.

اسکن‌های مربوط به فعالیت مغز این پرنده در طول آزمایش نشان داد مغز کلاغ‌ها برای درک عدد صفر، عصب‌های تنظیم‌شده خاصی دارد اما این‌که از این سلول‌های مغزی برای چه چیزی استفاده می‌کنند هنوز مشخص نشده و یک راز است حتی اگر پرندگان را که از قبل از انقراض دایناسورها وجود داشته‌اند، آخرین جد مشترک خود از آن دوران بدانیم، این‌که مغز آنها می‌تواند مانند مغز ما انسان‌ها صفر را محاسبه کند، دانشمندان را شگفت‌زده کرده است. این نشان می‌دهد تکامل برای رشد مغز با عملکردهای بالا مسیرهای تکامل متعددی را طی کرده است.

تبدیل آب به فلز طلایی‌ رنگ درخشان

کیمیاگران از دوران باستان تا اوایل قرن هفدهم شیفته سنگ جادو بودند. سنگ جادو یا سنگ فلاسفه، ماده‌ای افسانه‌ای بوده که توانایی تبدیل سرب به طلا را داشته است.

دانشمندان در چنین آزمایشی توانستند فقط برای چند ثانیه گذرا، آب را به فلزی طلایی و درخشان تبدیل کنند.

آنها برای این کار آب را با سدیم و پتاسیم، فلزاتی که الکترون‌های اضافی خود را به آب می‌دهند و باعث می‌شوند الکترون‌های آب آزادانه حرکت کنند و به فلز تبدیل شوند، ترکیب کردند.

این آب که به مدت خیلی کم و گذرا تبدیل به فلز شد، نشان داد که ممکن است این فرآیند در قلب سیارات که فشار در آن قسمت بسیار بالاست و آب تحت چنین فشاری قرار دارد، به‌طور طبیعی رخ دهد.

عمیق‌ترین چاه در اقیانوس آرام

دانشمندان نزدیک سواحل و کف درازگودال (Trench) ژاپن در اقیانوس آرام با استفاده از یک مته نازک بسیار بلند به نام مغزه‌گیر پیستونی غول‌پیکر شروع به حفاری کرده و چاهی به طول 8000متر کنده‌اند. درازگودال نام یک گودال طولانی در کف اقیانوس آرام است که در کناره شرقی ژاپن قرار دارد. این درازگودال بخشی از کمربند آتشفشانی اقیانوس آرام است.

دانشمندان از این بخش برای آزمایش‌‌های خود، یک هسته رسوبی به طول ۳۷متر از کف اقیانوس، استخراج کردند. در واقع این محققان می‌خواهند با بررسی رسوب این منطقه، سرنخی از تاریخچه زلزله‌های این منطقه که نزدیک ژاپن است، بیابند.

این حفاری در بخشی از کف اقیانوس انجام شده است که به مرکز سونامی و زلزله توهوکو که با بزرگای 9.1 در سال ۲۰۱۱ رخ داد بسیار نزدیک است. وقوع آن زمین‌لرزه و سونامی همراهش در مجموع بیش از ۱۵هزار کشته بر جای گذاشت.

پرورش اندام‌های انسانی با استفاده از مثانه خوک

دانشمندان اخیرا با استفاده از بافت‌های استخراج‌شده از خوک توانستند انگشت‌های انسانی را در آنها رشد دهند. آنها این بافت‌ها را خشک و به پودر تبدیل کردند. این نوع پودر، ماتریس خارج‌سلولی نام دارد و محققان از آن برای رشد مجدد انگشت‌های انسان استفاده کردند.

معمولا بیشتر پستانداران، زخم‌های خود را با رشد بافت‌های جوشگاه (جای زخم) ترمیم می‌کنند و به همین دلیل مجالی برای بازتولید سلول‌ در آینده باقی نمی‌ماند. اما سلول‌های موجود در لایه پوشش مثانه خوک‌‌ها نوعی پروتئین دارد که رشد مجدد بافتی را تحریک می‌کند.

درست مانند دم‌مارمولک که پس از قطع شدن دوباره رشد می‌کند. تاکنون محققان توانسته‌اند با استفاده از این نوع درمان، نوک انگشتان قطع شده چند بیمار را بازتولید کنند. این محققان امیدوارند در آینده بتوانند با چنین ترفندی عضلات تخریب‌شده انسانی را رشد دهند.

ابریشم بز

دانشمندان در یکی از آزمایش‌های عجیب خود قصد دارند از شیر بز، ابریشم تولید کنند. آنها به‌تازگی در آزمایشگاه، ژن‌های تولید ابریشم در عنکبوت‌ها را به بزها منتقل کرده‌اند.

به این‌ترتیب شیر بز حاوی پروتئین تولید‌کننده ابریشم خواهد شد که با استفاده از آن می‌توان حجم بالایی ابریشم تولید کرد. این ابریشم پنج برابر محکم‌تر از فولاد خواهد بود و با استفاده از آن می‌توان ابزارهای مختلف از اندام‌های مصنوعی گرفته تا جلیقه‌های ضدگلوله‌ عالی تولید کرد.

رشد مغز با یک جفت چشم در آزمایشگاه

سال گذشته گروهی از دانشمندان اعلام کردند توانسته‌اند یک مغز بسیار کوچک انسان را با یک جفت چشم در ظروف آزمایشگاهی پرورش دهند.

این خبر، جالب و در عین حال ترسناک هم بود. این دانشمندان با تبدیل سلول‌های بنیادی به بافت‌های عصبی، یک مغز مینیاتوری (ارگانویید) ساختند.

ارگانویید یا اندام‌واره، نسخه مینیاتوری و ساده‌شده‌ای از یک اندام انسانی است که در آزمایشگاه به‌ صورت سه‌بعدی تولید می‌شود.

دانشمندان سپس با استفاده از علائم شیمیایی، سلول‌های مغز را تحریک کرده و «دیسک نوری یا سر عصب بینایی» ریز پر از سلول‌های حساس به نور را تشکیل دادند. البته این اندام‌واره آنقدر تراکم عصبی ندارد که بتواند این چشم‌ها را که در ظرف آزمایشگاهی حرکت می‌کنند کاملا هوشیار کند اما برای مطالعه چگونگی رشد مغز و همچنین بررسی اختلال‌های شبکیه چشم که منجر به نابینایی می‌شود، عالی است.

عنکبوت‌های بابا لنگ‌کوتاه

دانشمندان با از کار انداختن ژن‌های خاصی در عنکبوت بابا‌ لنگ‌دراز، توانستند نوع لنگ‌کوتاه آن را تولید کنند. اما چرا؟ این محققان امیدوار بودند با کوتاه کردن پاهای این عنکبوت معروف بتوانند رازهای طراحی پشت بدن و همچنین روش حرکت منحصربه‌فرد آن را درک کنند. این عنکبوت با سه‌جفت پا راه می‌رود و برای شناسایی اطراف خود از بلندترین جفت پاهای خود استفاده می‌کند.

پس از تغییر ژنتیکی این عنکبوت، علاوه‌بر اندازه پاهای آن، شکل پاها هم تغییر کرد. حتی اندازه پاگیره‌های آنها (که برای کنترل انواع غذاها در این عنکبوت است) تغییر کرده و کوچک شده‌اند.

این دانشمندان به انواع موجودات متعلق به ۴۰۰میلیون سال قبل که عنکبوت‌های بابا‌ لنگ‌دراز احتمالا از آنها تکامل یافته‌اند، نگاهی اجمالی انداخته‌اند البته این آخرین تغییر ژنتیکی نیست که دانشمندان روی عنکبوت‌ها انجام داده‌اند. آنها قصد دارند، دندان‌های نیش این عنکبوت‌ها را هم تغییر ژنتیکی داده تا به درک بیشتری از تکامل آنها برسند.

احیای زامبی‌ های ۲۴هزار ساله

اگر دسته‌ای از زامبی‌های دوران پلیستوس را از اعماق لایه‌های منجمد سیبری در روسیه پیدا کردید، مسلما احیا و تکثیر آنها آخرین چیزی است که به آن فکر خواهید کرد.

این کار اما دقیقا چیزی است که محققان زیست‌شناسی انجام داده‌اند. خوشبختانه این زامبی‌ها مانند زامبی‌های ساختگی فیلم‌ جورج رومرو علاقه‌ای به خوردن مغز ندارند، بلکه موجودات بسیار ریز چندسلولی به نام دلوئید از شاخه گردان‌تنان هستند.

وقتی یخ این موجودات آب شد، طی فرآیندی به نام بکرزایی، که نوعی تولیدمثل غیرجنسی است، شروع به تکثیر مجموعه‌ای کامل از خود کردند. بررسی خاک اطراف این موجودات نشان داد که آنها حدود ۲۴هزار سال است که یخ زده‌اند.

این موجودات با قرار دادن خود در حالت «نهان‌زیوی» توانسته‌اند زنده بمانند. برخی از گونه‌های زیستی می‌توانند برای بقا در شرایط زیست‌محیطی سخت مانند یخ‌زدگی وارد حالتی به نام «نهان‌زیوی» شوند.

در این دوره تمام فرایندهای دگرگشتی نظیر تولیدمثل، رشد و ترمیم متوقف می‌شود. دانشمندان امیدوارند چگونگی این ترفند هوشمندانه انجماد یاخته‌ها یا بافت‌ها را درک کنند و این شرایط را برای انسان به‌کار گیرند.

حباب‌ های بادوام

فیزیکدانان دانشگاه لیل فرانسه، روشی یافته‌اند که می‌تواند عمر حباب‌ها را افزایش داده و به بیشتر از یک سال برساند. در واقع آنها یاد گرفته‌اند چگونه می‌توان طول عمر بسیار شکننده و گذرای یک حباب را به ۴۶۵ روز افزایش داد.

حباب‌ها معمولا به دلیل تخلیه آب ناشی از عملکرد جاذبه زمین یا تبخیر مایع درون کره حباب، به‌سرعت می‌ترکند و فقط لحظه‌ای دوام دارند اما محققان فرانسوی در آزمایش‌های خود توانستند حباب‌هایی با استفاده از غلظت بالای گلیسرول (گلیسرین) تشکیل دهند که در پیشگیری از ترکیدن حباب بسیار موثر است.

این حباب توانسته تا ۴۶۵ روز دوام بیاورد. این محققان می‌گویند اثرات تثبیت‌کننده گلیسرول موجب افزایش عمر مرمرهای آب-گلیسرول است. در واقع گلیسرول میل زیادی به ترکیب شدن با آب دارد و آب درون هوا را به‌سرعت به خود جذب می‌کند.

جذب آب می‌تواند شرایط تبخیر مایع درون آب را جبران کند و در عین حال وجود ذرات گلیسرول جلوی تخلیه آب از روی پوسته حباب را می‌گیرد. به این ترتیب دوام و طول عمر حباب بالا می‌رود. این ویژگی می‌تواند در افزایش ماندگاری اسپری‌های خوشبوکننده هوا موثر باشد.

شنیدن اصوات باستانی

محققان به تازگی توانسته‌اند صدای یک مومیایی 3000 ساله مصری را در آزمایشگاه بازسازی کنند. آنها برای این کار بخش زیادی از مجرای صوتی این مومیایی را با استفاده از اسکنرهای پزشکی، چاپگر سه بعدی و یک حنجره الکترونیکی ترمیم کردند.

این محققان با این روش توانستند صدایی بین حروف «اِ» و «اَ» را تولید کنند. البته این صدا که لحنی وهم‌آلود دارد، انعکاس دقیقی از گفتار این مومیایی مصری نمی‌تواند باشد، زیرا بخش زیادی از حجم زبان آن با گذشت 3000 سال از بین رفته است.

این محققان می‌گویند، استفاده از این ابزارها به‌تنهایی نمی‌تواند در ترکیب کلمات یا جملات کافی باشد و برای این کار باید توانایی محاسبه خروجی صوتی از مجرای صوتی مومیایی را داشت. شکل این مجرا در گذر زمان کاملا تغییر کرده اما محققان امیدوارند بتوانند روزی این کار را انجام دهند.

یکی از متخصصان گوش و حلق و بینی که روی بازسازی قفسه سینه تبحر دارد، می‌گوید حتی پزشکی پیشرفته امروز نتوانسته به افراد زنده‌ای که قفسه سینه خود را به دلیلی از دست داده‌اند، کمک کند تا صدایی کاملا «طبیعی» تولید کنند.

این محققان می‌گویند، هنگام روبه‌رو شدن با میراث تاریخی باستانی، بیشتر برخورد بصری داریم اما با تولید این نوع اصوات می‌توانیم این شرایط را تغییر دهیم و تجربه چندبعدی‌تری داشته باشیم. در واقع شنیدن صدای فردی که از اعماق تاریخ آمده است، بسیار جالب ، هیجان‌انگیز و در عین حال فراموش‌نشدنی است.

مترجم: نادیا زکالوند - دانش / روزنامه جام جم

منابع: Live Science و NBC News و rd.com