أسرع مخلوق في الانكماش على وجه الأرض

خلّني أطلب منك شي بسيط: وقّف دقيقة وتخيّل معي.

في مخلوق صغير جداً—صغير لدرجة إنك تحتاج مجهر عشان تشوفه—هذا المخلوق يقدر ينكمش جسمه كله إلى ربع حجمه الطبيعي في أقل من خمسة أجزاء من ألف من الثانية. يعني أسرع بكتير من الوقت اللي ياخذه منك إنك تفكر حتى في إنك ترمش. الإنسان العادي رمشته تاخذ حوالي 150 ميلي ثانية. هذا الوحش الصغير يخلّص شغلته في أقل من 5.

اسمه سبيروستوموم أمبيجوام، وصدقني، الاسم ما يوفّيه حقه أبداً. هذا الكائن وحيد الخلية ما يبان غامض بأي شكل من الأشكال—خصوصاً لما يبدأ يتفاخر بقدراته.

خلية وحدة، لكن بأداء خارق

اللّي يخلي الموضوع هذي مسالة مثيرة: سبيروستوموم هو بكل بساطة خلية وحدة واحدة. ما عنده عضلات، ما عنده أعصاب، ما عنده حتى دماغ. مجرد كرة بروتوبلازم مغلفة بغشاء، تسبح برّا وبها شعيرات دقيقة اسمها أهداب.

ومع هذا كله، يقدر ينكمش بمعدل يقارب 100 طول جسم في الثانية. جرّب تنكمش جسمك كله 100 مرة خلال ثانية وحدة. ما تقدر؟ أنا كمان ما أقدر.

العلماء يعرفون هالقدرة من زمان، بس محدش فهم بالضبط كيف化工. وهاللي يخلي دراسة حديثة نُشرت في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences مثيرة جداً. العلماء，终于 حطوا إيدهم على السر.

سر الشبكة الصيفية

الجواب؟ شبكة بروتينية شكلها يشبه بشكل غريب... شبكة صيد.

باستخدام تقنيات مجهرية متطورة جداً، اكتشف الفريق إن سبيروستوموم يعتمد في انكماشه على شي اسمه مَيونيومات—تراكيب ليفية مصنوعة من بروتينات اسمها سنترين وSfi1. هالمَيونيومات تكوّن شبكة حول الجزء الخارجي من الخلية، مثل الشبكة الملفوفة حول بالون ماء.

لما أيونات الكالسيوم تغمر الخلية، يصير التالي: بروتين Sfi1 يتحول من حالة صلبة إلى حالة مرنة—تخيّل كأنه حزمة مكرونة ناشفة صارت مكرونة مبلولة واندمجت مع بعض. هذا يسبب إن الشبكة تنضغط للداخل، وبذلك تسحب المخلوق بالكامل إلى شكل مضغوط ومنكمش. وبعدين بطريقة ما، يرجع لحالته الطبيعية. وهكذا كل مرة.

ليش شكل الشبكة مهم؟

هنا تفصيلة حلوة المشاركين بالدراسة سلّطوا الضوء عليها. شكل الشبكة ذاك ما هو فقط للتمويه—في الحقيقة هو يحمي التركيبات الداخلية للمخلوق (نسختهم من الأعضاء، إذا صح التعبير) من كل هالحركة القوية. لأن الانكماش происходит بشكل موحد على كامل السطح، كل شي داخل يبقى آمن نسبياً من الإجهاد الميكانيكي. مثل كرة التوتر الشبكية اللي توزّع الضغط بالتساوي بدل ما تنفجر في مكان واحد.

لحظة... ما يستخدم ATP؟

استنى، لأن هون الصصار بيصير مثير بجد.

عضلات الإنسان؟ تشتغل على ATP—أدينوسين ثلاثي الفوسفات، عملة الطاقة في الخلايا. عضلاتك "تحرق" الـ ATP مثل ما المحرّك يحرق الوقود. إنها تفاعل كيميائي يُستهلك ولازم يتجدد.

سبيروستوموم؟ يبدو إنه مش بهالشكل.

"الفرق مثل المقارنة بين البنزين والكهرباء"، شرحت الباحثة ماري إلتنغ. الـ ATP يُستخدم وينتهي مثل البنزين. أيونات الكالسيوم، من جهة ثانية، تتصرف أكثر مثل التيار الكهربائي.

هذي مسالة كبيرة لأنها تعني إن سبيروستوموم لقى طريقة كاملة مختلفة لتحريك الحركة السريعة—طريقة ما تعتمد على نفس نظام الطاقة الكيميائية اللي تستخدمه عضلاتنا.

مشكلة إعادة التعيين

بس في مشكلة: محدش يعرف كيف يعيد سبيروستوموم نفسه لطبيعته. لو إنك تحفّز تفاعل قائم على الكالسيوم، تتوقع إنه يكون مثل طلقة واحدة، مثل فتيل يحترق وينتهي. بس سبيروستوموم يقدر ينكمش ويرتخي مرة ورا مرة، وكأنه ما يتعب أبداً.

فهم آلية إعادة التعيين هذي هو الهدف الكبير هنا. لأن لو العلماء قدرون يفهمون كيف يتفعّل سبيروستوموم مراراً وتكراراً ويعود من انكماشاته القائمة على الكالسيوم، هالمعرفة ممكن تساعد المهندسين يبون عضلات اصطناعية ما تحتاج ATP تشتغل.

تخيّل روبوتات أو أجهزة تعويضية تتحرك بسرعة وكفاءة، بتركيبة مختلفة جذرياً عن أي شي بنيناه قبل كذا. كل هالشي مستوحى من كرة مجهرية ما أغلب الناس سمعوا عنها.

الطبيعة لسه أفضل مهندسة

ما أعرف عنك، بس أنا أجد هالمعلومات تواضعة فعلاً. بنينا تقنية ما نشالله، بس التطور كان "يهندس" حلول منذ مليارات السنين. سبيروستوموم لقى طريقة يتحرك بها بسرعة خيالية باستخدام استراتيجية حيوية مختلفة كلياً—واحدة اللي الآن فقط بدأنا نفهمها.

لما تروح ترمش مرة ثانية، خذ لحظة تقدّر فيها إن كائن وحيد الخلية في بركة ماء هنا أو هناك يقدر على الأرجح يتفوّق على انكماش جسمك كله بمراتب ضخمة. وفي مكان ما داخل شبكة البروتينات الصغيرة هذي، يمكن يكون بذرة تقنية ما اختُرعت لسه.

مو حلو كذا؟