طور باحثون ما يقولون إنه أول روبوت حيوي قادر على التكاثر ذاتيًا. وللوهلة الأولى، قد تلاحظ أن هذه الروبوتات الحيوية (Xenobots) الفظيعة تتشابه ظاهريًا مع باك مان، ولكن قد يكون تشابهها مع شخصية ألعاب الفيديو أقل الأمور غرابة.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/200114110026-02-xenobots-uvm-full-169.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-112034" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/200114110026-02-xenobots-uvm-full-169.jpg" alt="" width="1600" height="900" /></a>كانت القدرة على التكاثر اكتشافًا عارضًا تبع ما أتى به الباحثون ذاتهم العام الماضي، عندما قدّموا لنا أول الروبوتات المصنوعة بالكامل من الخلايا الحية في العالم، وفي حالتنا هذه، الخلايا الجذعية المأخوذة من أجنة الضفادع.

شرح جوشوا بونجارد أستاذ علوم الكمبيوتر والروبوتات في جامعة فيرمونت حينها أن: «هذه الروبوتات آلات حية جديدة، هي ليست كالروبوتات التقليدية ولا كالأنواع المعروفة من الحيوانات؛ إنها صنف جديد من إبداع الإنسان، كائن حي قابل للبرمجة».

يُقدِم الآن بونجارد ومعاونوه على الخطوة التالية؛ تمكين الروبوت الحيوي من التكاثر ذاتيًا، وإنتاج نسل جديد.

في هذه الحالة، لا يتحقق التوالد بالطريقة نفسها، التي نراها عادةً في باقي أشكال الحياة البيولوجية.

بدلًا من ذلك، وجد الباحثون أنهم عندما يضعون ما يكفي من خلايا روبوت حيوي (Xenobot) على مقربة من بعضها في طبق بتري، تتسبب حركتهم الجماعية في تكويم المزيد من خلايا الضفادع الحرة، لتطفو جنبًا إلى جنب في المحلول.

وفور اجتماع ما يكفي من تلك الخلايا، تصبح الكومة المتجمعة لنحو 50 خلية نسلًا للروبوت الحيوي، نسلًا قادرًا على السباحة بمفرده، وبهكذا خصائص تأخذ أعداده بالازدياد.

سبق وشوهدت هذه الظاهرة التي تسمى «النسخ الحركي» في أنواع أخرى من الآلات والنماذج الجزيئية، ولكن لم يسبق لنا اختبارها في الأنظمة متعددة الخلايا الحية مثل الروبوت الحيوي (Xenobot).

وصف الباحثون في دراسة جديدة تلك الكائنات المتناسخة بقولهم: «نجد أنه يمكن للتجمعات التركيبية متعددة الخلايا التناسخ حركيًا، من طريق انتقال وتضاغط الخلايا المفككة في بيئتها لتصبح نسخًا فعالة طبق الأصل».

«ينشأ هذا النوع من الاستمرارية، الذي لم يُرَ سابقًا في أي كائن حي، تلقائيًا على مدى أيام بدلًا من التطور على مدى آلاف السنين».

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture1-153.png"><img class="aligncenter size-full wp-image-112033" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture1-153.png" alt="" width="606" height="236" /></a>
<h3>المحاكاة مقابل الواقع:</h3>
في الأعلى: تنبئ المحاكاة (يسار الصورة) عن نظام التكاثر الذاتي الحادث في المختبر (يمين الصورة).

لصنع الروبوت ذي القدرة على التكاثر، نزع الباحثون خلايا جذعية من جلد أجنة الضفدع الإفريقي ذي المخالب (Xenopus laevis)، وحفظوها في محلول ملحي وقتًا كافيًا؛ لتلاصق الخلايا، وتكوين جسم كروي. تنمو أهداب خارج الجسم الكروي تمكنه من شق طريقه والتحرك.

عندما ألقوا عشرات من كائنات الجيل الأول في طبق ثانٍ مع الخلايا الجذعية المنفصلة، تسببت حركة كائنات الجيل الأول في تجمع الخلايا الجذعية في أكوام شكلت جيلًا جديدًا من الكائنات الحية، التي شرعت بعد ذلك في تكرار السلوك نفسه واستمرت في التكوم.

ومع ذلك، فإن الخلايا الجذعية المنفصلة نفسها -التي تُرِكَت وحيدة في المحلول- لم تجتمع من تلقاء نفسها، ما يظهر أنهم يحتاجون إلى دفعة من أسلافهم الروبوتات الحيوية؛ لحثهم على التجمع، وبناء أكوام من الخلايا.

وأوضح الباحثون في دراستهم أن عملية النسخ الحركي -بوصفها سلوكًا لم يسبق له مثيل في النباتات أو الحيوانات- قد تنشأ دون تعديل وراثي، ما يثبت قدرة الكيانات البيولوجية على التكيف، بل والتغير جذريًا استجابةً لبيئتهم.

رأى الفريق أيضًا إمكانية توسيع حيز تأثير الظاهرة باستخدام الذكاء الاصطناعي، من طريق محاكاة الظروف التي قد تستحث التكاثر الذاتي.

وأضاف الباحثون: «أظهرت المحاكاة أن بعض الأشكال التي يأخذها الروبوت زادت من حجم كومة الخلايا ومعدل التناسخ، وبعضها الآخر ثبط أو أوقف تمامًا عملية التناسخ. كانت بعض -وليس كل- الأشكال الهندسية أفضل من الكروية».

كان شكل باك مان ثلاثي الأبعاد على رأس القائمة في تكويم خلايا الضفادع الحرة للحصول على أحياء جديدة، وكان لإجراء بعض التغييرات البيئية دور في تكويم الخلايا، باستخدام عوائق تقيد حركة الروبوت الحيوي.

بينما نحن في بداية تعرفنا على الروبوتات الحيوية، يعتقد العلماء أن تلك الكائنات الغريبة قد تؤدي وظيفة نافعة يومًا ما؛ إذا تابعنا البحث في وظيفتها، وأي نوع من المهام يمكن أن تؤديه.

«يشير هذا إلى أن التكنولوجيات المستقبلية قد تكون -مع قلة المؤشرات الخارجية- أكثر فائدة مع اتساع رقعة انتشارها»، يقول الفريق البحثي، مضيفًا: «وأن الحياة تخبئ لنا أمورًا مدهشة أسفل السطح مباشرة، في انتظار من يخرجها إلى النور».

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=64474">الروبوتات الحيوية - كيف استطاع البشر محاكاة الطبيعة؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=79302">الروبوتات الأولى من نوعها المصنوعة بشكل كامل من الخلايا الحية</a>

ترجمة: عصماء عصمت

تدقيق: محمد الشعراني

مراجعة: حسين جرود

<a href="https://www.sciencealert.com/world-s-first-self-replicating-living-robots-look-like-pac-man-but-are-much-weirder">المصدر</a>

باحثون يطورون أول روبوت حيوي قادر على التكاثر

تمكن علماء الفلك أخيرًا من وضع تفسير مُرضٍ لمشكلة كونية أثارت حيرتهم لوقت طويل، وهي لغز النجوم متناهية الصغر، التي تُعتبر نجومًا أصغر من أن توجد في الأساس!

يعد النجم القزم الأبيض أصغر بكثير من أن يوجد في الكون بعمره الحالي. أما الآن فقد رُصِدت عملية يتم فيها سحب كتلته من قِبل (نجم مرافق ثنائي Binary companion).

لطالما اشتبهنا بهذه الآلية عند محاولة تفسير حجم الأقزام البيضاء ولكن لم تثبت هذه الظاهرة في الطبيعة من قبل.

تسمى الحلقة المفقودة بتلك الأنظمة الثنائية نجومًا متغيرة كارثية، وتسمى أيضًا متغيرات متفجرة. ويساعدنا اكتشافها على فهم إحدى مراحل المسار التطوري للنجوم الميتة.

يقول عالم الفلك كريم البدري من مركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية: «لقد رصدنا أول دليل مادي على وجود مجموعة جديدة من النجوم الثنائية الانتقالية».

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture1-154.png"><img class="aligncenter size-full wp-image-112163" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Picture1-154.png" alt="" width="600" height="367" /></a>

ويضيف: «هذا مثير، لأننا وجدنا الرابط التطوري المفقود الذي كنا نبحث عنه في نماذج تشكيل النجوم الثنائية».

عندما تقل كتلة النجوم عن ثمانية أضعاف كتلة الشمس وينفد الوقود اللازم لعملية الاندماج النووي، يؤول حال النجوم إلى حالة القزم الأبيض. فعندما يحدث هذا، يقذف النجم المحتضر معظم كتلته، وينكفئ اللب على نفسه ليصبح جسمًا عالي الكثافة بما يصل إلى حوالي 1.4 من كتلة الشمس. وأخيرًا، تُعبأ تلك الكتلة في كرة بحجم الأرض تقريبًا مع إمكانية اختلاف أحجامها.

ومع ذلك، في حالات نادرة، يمكن أن تكون كتلة النجوم منخفضة جدًا لدرجة أنه وفقًا للنماذج المتوفرة لدينا عن التطور النجمي، لا ينبغي أن تكون هذه النجوم موجودة من الأساس.

هذه الأقزام البيضاء ذات الكتلة المنخفضة للغاية ELMs تمثل تقريبًا ثلث كتلة الشمس فقط. ويجب أن يستغرق فقدان مثل هذه الكتلة وقتًا أطول بكثير من العمر الحالي للكون البالغ حوالي 13.8 مليار سنة لا أكثر.

ينطبق هذا على الأقزام البيضاء في حالتها المفردة فقط. أما إذا قام شيء آخر -مثل رفيق ثنائي- بسحب بعض الكتلة، سيؤدي ذلك إلى تسريع العملية أكثر. وهذا ما يفسر على نحو دقيق سبب وجود الأقزام البيضاء منخفضة الكتلة في الكون.

تبقت مشكلة أخيرة، تلك العملية لم ترصد قط!

وفقًا للنظرية، يجب أن تتم العملية بعد مرحلة تسمى مرحلة المتغير الكارثي. يحدث هذا عندما يكون القزم الأبيض في نظام ثنائي مع نجم آخر، وبسبب التقارب الشديد بين النجمين يسحب القزم الأبيض كتلة من رفيقه.

وعلى نحو دوري، ينفجر القزم الأبيض، إذ تحفز المادة المتراكمة اندماج الهيدروجين الهارب في غلافه الجوي. تسبب تلك الكوارث تغيرات في السطوع، ومن هنا جاءت تسميتها «متغيرات كارثية».

في بعض الأحيان، تراكم الأقزام البيضاء الكثير من الكتلة ما يجعلها غير مستقرة ما يؤدي إلى انفجارها في مستعر أعظم من النوع la supernova.

ولكن هناك خيارًا آخر أيضًا، فقد تتغير موازين القوى ليبدأ النجم المرافق في سرقة الكتلة من القزم الأبيض بدلًا من ذلك.

استخدم البدري وزملاؤه بيانات من المسوحات الفلكية من مرصد (غايا Gaia) الفضائي ومرفق (زويكي العابر Zwicky Transient Facility)، إذ وقع اختيارهم على 50 نجمًا يمكن أن تكون في هذه المرحلة الوسطية. ثم استخدموا تلسكوب (شين Shane) بمرصد (ليك Lick) للحصول على ملاحظات مفصّلة على 21 من هذه الأنظمة الثنائية.

يقول البدري: «إن جميع النجوم الـ 21 التي رُصدت في مرحلة ما قبل القزم الأبيض -وهو ما كنا نبحث عنه بالتحديد- كانت أكثر انتفاخًا من القزم الأبيض وأصبحت ذات شكل بيضاوي، لأن جاذبية النجم الآخر(الرفيق الثنائي) تشوه شكلها الكروي».

وأخيرًا أضاف: «وجدنا الرابط التطوري بين فئتين من النجوم الثنائية -المتغيرات الكارثية ونجوم القزم الأبيض منخفضة الكتلة ELMs- ووجدنا عددًا وفيرا منها».

تتكون معظم الأنظمة الثنائية من قزم أبيض تبلغ كتلته حوالي 0.15 من كتلة الشمس، إضافةً إلى وجود رفقاء تزيد كتلتهم عن 0.8 من كتلة الشمس.

أظهرت جميع الأقزام البيضاء علامات فقدان الكتلة لصالح النجوم المصاحبة لها. فبالنسبة لـ 13 نجمًا كانت عملية فقدان الكتلة ما تزال مستمرة، بينما توقفت الـ 8 المتبقية عن فقدان كتلتها، وبدت منتفخة كما لو أنها فقدت كتلتها توًا. كانت جميع النجوم في 21 نظامًا ثنائيًا أكثر سخونة وسطوعًا مقارنة بما اعتدنا عليه في النجم المتغير الكارثي.

مازلنا بحاجة إلى مزيد من العمل و البحث لنصل لفهمٍ كاملٍ لمجموعة المتغيرات الكارثية المتطورة من جهة، ولوضع ملاحظات أكثر تفصيلًا على الأنظمة الثنائية الـ 21 من جهة أخرى. ويأمل الفريق أيضًا في إعادة إلقاء نظرة فاحصة على الثنائيات الـ29 الأخرى من الـ50 المرشحة.

نُشِر بحث الفريق في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=62423">حقائق عن القزم الأبيض</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=24972">اكتشاف اول " قزم ابيض نابض " في تاريخ الكون المرئي</a>

ترجمة: عصماء عصمت

تدقيق: جنى الغضبان

<a href="https://www.sciencealert.com/these-stars-should-be-too-small-to-exist-now-we-ve-seen-how-they-evolve">المصدر</a>

الكشف عن سر وجود أقزام بيضاء صغيرة للغاية

اكتُشفت سحابة غامضة نجت بطريقة ما من مواجهة وشيكة مع ثقب أسود عملاق. وفقًا لدراسة جديدة على الجسم المسمى G2، الذي يتكون من ثلاثة نجوم شابة مُحاطة بسحابة سميكة من الغاز والغبار تولّدت منها. يقف هذا التفسير كحل منطقي لأسئلة طالما انتظرنا إجابتها، بعدما مر الجسم G2 بحافة الثقب الأسود في مركز مجرتنا درب التبانة، الرامي أ - Sagittarius A عام 2014.

كتب الباحثون في ورقتهم: «نرجح أن تكون الأجسام المرصودة المحاطة بالغاز والغبار، بقايا عنقود نجمي شاب تكون بالقرص المحيط بالنواة ثم انفرط عقده».

اكتُشفت الجسم G2 عام 2011 -وأُدرجت خصائصه بدراسة نُشرت عام 2012، وكان متحهًا حينها نحو حدث يُعرف باسم perinigricon، أي مقاربة مدار الجسم للثقب الأسود.

توقع الفلكيون أن يُسفر اللقاء عن تمزق أجزاء الجسم G2 والتهامها بتأثير الثقب الأسود الرامي أ، ليبدأ الثقب الأسود العملاق فقرة الألعاب النارية.

ولكن خاب أملهم ولم يحدث شيء تجاه «الفجوة الكونية». تمدد الجسم G2 واستطال عندما اقترب من الثقب الأسود، وبعد وصول مداره لأقرب مسافة من الثقب الأسود أو perinigricon، عاد إلى شكل أكثر انضغاطًا.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Screenshot-2021-12-31-160204.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-112223" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Screenshot-2021-12-31-160204.jpg" alt="" width="1021" height="409" /></a>

هناك سمة أخرى محيرة من سمات الجسم G2 وهي أنه حار جدًا، أكثر سخونةً بكثير مما يجب أن تكون عليه سحابة من الغبار. من المحتمل أن الثقب الأسود، أو أي نجوم أخرى زادت حرارته، لكن حرارة الجسم لم تتأثر بتغير موقعه، ما يعني أن ما زاد حرارته أتى من الداخل لا بتأثير قوى خارجية. وجد الفلكيون أن كلا السلوكين يتسقان تمامًا مع طبيعة النجوم.

اقترح فريق من الباحثين العام الماضي أن السحابة G2 قد تخفي نجمًا داخلها؛ والنجم بدوره نتاج تصادم نجمين تولدت عنه سحابة ضخمة من الغاز والغبار.

ولكن كشفت نفس الدراسة أيضًا عن وجود أربعة أجسام أخرى مماثلة في مركز المجرة، ما يرفع العدد الكلي للأجسام G إلى ستة. وهو عدد كبير من النجوم الثنائية المتصادمة.

توصل الآن فريق من الباحثين بقيادة عالم الفيزياء الفلكية فلوريان بايسكر من جامعة كولونيا في ألمانيا إلى تفسير بديل، بعد استعراض مُفصل لنتائج رُصدت على مدار 14 سنةً باستخدام التلسكوب العملاق SINFONI.

وفقًا لتحليلهم للنتائج، يجب أن يحوي الجسم G2 ثلاثة نجوم داخله، في عمر المليون سنة تقريبًا، وهو عمر صغير جدًا بالنسبة للنجوم، مقارنةً بالشمس التي يبلغ عمرها 4.6 مليار سنة.

النجوم داخل G2 حديثة السن لدرجة أنها ما تزال محاطة بمادة من السحابة التي تكونت فيها.

يقول بايسكر: «إن احتواء الجسم G2 في الواقع على ثلاثة نجوم ناشئة متطورة أمر مثير». مشيرًا إلى أن الاكتشاف يجعل النجوم الثلاثة أصغر النجوم المرصودة في أي وقت مضى حول الثقب الأسود الرامي أ.

يحتوي المركز المجري بالفعل على عدد محدد من النجوم الشابة، والمعروفة باسم العنقود S. ووفقًا لنموذج فريق بايسكر، فإن نجوم G2 قد تنتمي إلى هذه المجموعة.

ربما نشأت تلك كما تنشأ بقية النجوم، لتشكل عنقودًا نجميًا انفرط عقده منذ ذلك الحين، وتناثرت النجوم المفردة مُولدةً مدارات جديدة حول الثقب الأسود الرامي أ.

حتى لو لم تكن جزءًا من العنقود النجمي S، فقد كانت النجوم داخل الجسم G2 على الأرجح جزءًا من مجموعة أكبر من النجوم في وقت ما. وقد تكون الأجسام الترابية الأخرى التي تدور في مدار الرامي أ أعضاء في نفس المجموعة، وقد كان من المحتمل أن تعوقها الجاذبية إذا كانت على مسافة أبعد من الثقب الأسود العملاق.

ولأن البيئة المحيطة بالثقب الأسود ليست مواتية لتكوّن النجوم، سيلزمنا مزيد من العمل لاكتشاف مكان نشأة G2 والأجسام الأخرى من النوع G. وقد يتمكن الفلكيون أيضًا من استخدام النتائج الجديدة لفهم المزيد عن الثقوب السوداء.

يقول بايسكر: «تقدم النتائج الجديدة رؤىً فريدةً عن كيفية عمل الثقوب السوداء».

وأضاف «يمكننا استخدام بيئة الثقب الأسود الرامي أ نموذجًا أوليًا لمعرفة المزيد عن تطور المجرات الأخرى والعمليات الحادثة داخلها، في أركان مختلفة تمامًا عن عالمنا».

نُشر البحث في مجلة The Astrophysical Journal.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=98549">نجم استطاع النجاة من التهام ثقب أسود عملاق!</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=87947">إلى أي حد يمكننا الاقتراب من ثقب أسود؟</a>

ترجمة: عصماء عصمت

تدقيق: حسام التهامي

<a href="https://www.sciencealert.com/mysterious-cloud-that-survived-an-encounter-with-a-black-hole-found-to-be-three-baby-stars">المصدر</a>

عصماء عصمت

الأعمال

باحثون يطورون أول روبوت حيوي قادر على التكاثر

الكشف عن سر وجود أقزام بيضاء صغيرة للغاية

اكتشاف جرم تمكن من الهرب من جاذبية ثقب أسود عملاق

ما هو ميتافيرس؟ ومن يتحكم فيه؟ وكيف سيؤثر في حياتنا؟