مجلة «Nature1» العلمية ترصد أبرز الاكتشافات التكنولوجية التى يستحق متابعتها فى 2023

كشفت مجلة Nature الأمريكية العلمية ترصد أبرز الاكتشافات التكنولوجية التي يستحق متابعتها في ٢٠٢٣، من تسلسل البروتين إلى المجهر الإلكتروني ، ومن علم الآثار إلى علم الفلك ، إليك بعض تقنيات من المحتمل أن تغير العلم في العام المقبل.

• تسلسل البروتين أحادي الجزيء

يمثل البروتين مجموعة كاملة من البروتينات التي تصنعها خلية أو كائن حي ، ويمكن أن تكون غنية بالمعلومات حول الصحة والمرض ، ولكن لا يزال من الصعب توصيفها.

ويتم تجميع البروتينات من أبجدية أكبر من اللبنات الأساسية بالنسبة للأحماض النووية ، مع ما يقرب من 20 من الأحماض الأمينية التي تحدث بشكل طبيعي، وينتج عن هذا تنوع كيميائي أكبر بكثير، بعضها موجود في الخلية على شكل جزيئات قليلة - وعلى عكس الأحماض النووية، لا يمكن تضخيم البروتينات، مما يعني أن طرق تحليل البروتين يجب أن تعمل مع أي مادة متاحة.

وتستخدم معظم التحليلات البروتينية مقياس الطيف الكتلي، وهي تقنية تقوم بتوصيف مزيج من البروتينات على أساس كتلتها وشحنتها. يمكن لهذه الملامح تحديد آلاف البروتينات في وقت واحد ، لكن الجزيئات المكتشفة لا يمكن تحديدها دائمًا بشكل لا لبس فيه ، وغالبًا ما يتم تجاهل البروتينات منخفضة الوفرة في خليط. الآن ، تقنيات الجزيء الواحد التي يمكنها تسلسل العديد من ، إن لم يكن كل ، البروتينات في عينة يمكن أن تكون في الأفق - العديد منها مشابه للتقنيات المستخدمة في الحمض النووي.

• تأريخ عالي الدقة بالكربون المشع

في العام الماضي، استفاد علماء الآثار من التطورات في تاريخ الكربون المشع إلى موطنهم في العام المحدد - وحتى الموسم - الذي وصل فيه مستكشفو الفايكنج لأول مرة إلى الأمريكتين، وذلك من خلال العمل مع قطع الأخشاب المقطوعة التي تم اكتشافها في مستوطنة على الشاطئ الشمالي لنيوفاوندلاند ، كندا، وقرر فريق بقيادة خبير تحليل النظائر مايكل دي في جامعة جرونينجن في هولندا وباحثه ما بعد الدكتوراة مارجوت كويتمس أن الشجرة من المحتمل أن تحتوي على في عام 1021 ، ربما في الربيع.

• الأيض وحيدة الخلية

الأيض - دراسة الدهون والكربوهيدرات والجزيئات الصغيرة الأخرى التي تحرك الخلية - كانت في الأصل مجموعة من الطرق لتوصيف المستقلبات في مجموعة من الخلايا أو الأنسجة ، ولكنها تتحول الآن إلى مستوى الخلية المفردة. يمكن للعلماء استخدام مثل هذه البيانات على المستوى الخلوي لفك التعقيد الوظيفي في مجموعات كبيرة من الخلايا التي تبدو متطابقة. لكن الانتقال يطرح تحديات رهيبة.

• حجم المجهر الإلكتروني

يُعرف المجهر الإلكتروني (EM) بدقة فائقة ، ولكن في الغالب على مستوى سطح العينات. يتطلب التعمق أكثر نحت العينة إلى شرائح رفيعة بشكل استثنائي ، والتي غالبًا ما تكون غير كافية لعلماء الأحياء لهذه المهمة. توضح لوسي كولينسون ، عالمة المجهر الإلكتروني في معهد فرانسيس كريك في لندن ، أن الأمر قد يستغرق 200 قسم لتغطية حجم خلية واحدة فقط. تقول: "إذا كنت تحصل على [قسم] واحد فقط ، فأنت تلعب لعبة الإحصائيات".

ويقوم الباحثون الآن بإحضار دقة EM إلى عينات الأنسجة ثلاثية الأبعاد التي تشمل العديد من المليمترات المكعبة.