کشف یک پروتئین فرازمینی برای اولین بار در داخل یک شهاب‌سنگ!

دانشمندان برای اولین بار موفق به کشف یک پروتئین ناشناخته در داخل یک شهاب‌سنگ شده‌اند. این پروتئین جدید که hemolithin نامگذاری شده، حاوی آهن و لیتیوم است و احتمال دارد نقش مهمی در به وجود آوردن حیات بر روی سیارات قابل‌سکونتی مثل زمین داشته باشد.

دانشمندان دانشگاه هاروارد، پروتئین hemolithin را در داخل شهاب‌سنگی که به Acfer 086 معروف است یافته‌اند. این شهاب‌سنگ در سال 1990 میلادی در الجزایر پیدا شده بود. hemolithin یک پروتئین نسبتا کوچک است که عمدتا از آمینواسیدها تشکیل شده و با اتم‌های آهن، اکسیژن و لیتیوم پوشیده شده است. در حالیکه همه این اجزا کاملا شناخته‌شده هستند، اما آرایش آن‌ها به گونه‌ای است که قبلا شبیه آن هرگز بر روی زمین دیده نشده است.

پروتئین hemolithin، جدیدترین مدرکی است که نشان می‌دهد واحدهای سازنده حیات، ابتدا در فضا شکل گرفته‌اند و سپس از طریق سنگ‌های فضایی به زمین و احتمالا سایر سیارات انتقال یافته‌اند. دانشمندان در گذشته آمینواسیدهای زیادی را در داخل شهاب‌سنگ‌ها یافته‌اند. آن‌ها همچنین موارد ارگانیک، قندها، اشکال خاصی از مولکول‌ها را هم در فضا و شهاب‌سنگ‌ها کشف کرده‌اند.

اما پیدا کردن آمینواسیدهایی که در ساختار پیچیده‌ای مانند یک پروتئین در کنار هم قرار بگیرند، کشف کاملا جدیدی است. در حالیکه هنوز دقیقا مشخص نیست که hemolithin چگونه در فضا شکل گرفته است، پژوهشگران حدس می‌زنند که واحدهای تشکیل‌دهنده آن احتمالا ابتدا بر روی سطح دانه‌های گردوغبار فضایی ساخته شده‌اند؛ سپس ابرهای مولکولی گرم، شرایط مناسبی را به وجود آورده‌اند تا این واحدها به هم بپیوندند و تبدیل به زنجیره‌های پلیمری و درنهایت پروتئین‌ها شوند.

پروتئین hemolithin، به‌خودی‌خود نشان‌دهنده هیچ حیات فرازمینی نیست، اما می‌تواند سرنخ‌های خوبی را درباره اینکه حیات چگونه بر روی زمین یا سیارات مشابه آن شروع شده است در اختیار ما قرار دهد. اتم‌ها موجود در این پروتئین، نوعی اکسید آهن تشکیل داده‌اند که به جذب فوتون‌های نور و جدا کردن مولکول آب به هیدروژن و اکسیژن معروف است.

Julie McGeoch، سرپرست گروه تحقیق می‌گوید: این اکسید آهن، کاندیدای خوبی برای شکستن پیوندهای آب و ایجاد اولین منابع انرژی بر روی سیاراتی مانند زمین است. ما می‌توانیم این فرضیه را در مورد سایر سیارات کیهان هم تصور کنیم و به وجود حیات فرازمینی امیدوار باشیم.

نسخه اولیه این مطالعه در arXiv قابل‌دسترس است.

نوشته کشف یک پروتئین فرازمینی برای اولین بار در داخل یک شهاب‌سنگ! اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

آیا مصرف مکمل پروتئین بعد از بدنسازی لازم است؟

این‌روزها تقریبا اکثر کسانی که به باشگاه بدنسازی می‌روند، از مکمل‌ها به‌عنوان بخشی از رژیم سلامت و فیتنس خود استفاده می‌کنند. به همین‌خاطر، میزان فروش این محصولات در سرتاسر دنیا روبه‌روز در حال افزایش است؛ بطوریکه حالا قرص‌ها و پودرهای پروتئین تبدیل به یک پای ثابت تبلیغات شده‌اند.

یک مطالعه اخیرا نشان داده بود که بیش از نصف باشگاه‌روها به‌طور منظم از مکمل‌های پروتئین به‌عنوان بخشی از برنامه ورزشی خود استفاده می‌کنند. اما با اینکه پروتئین، یک ماده مغذی اساسی است که بدون آن امکان زندگی وجود ندارد، مصرف مکمل‌های پروتئین ممکن است به‌ آن اندازه‌ای که تبلیغ می‌شوند ضروری نباشد.

پروتئین یک ماده حیاتی برای سلامت ماست و هر سلولی در  بدن ما حاوی پروتئین است. ما به این ماده برای ساخت و ترمیم بافت‌ها، به‌عنوان منبع انرژی و همچنین برای تولید هورمون‌ها و آنزیم‌ها نیاز داریم.

اما مردم ممکن است پروتئین را اغلب به شکل مکمل برای کمک به ماهیچه‌سازی، کاهش وزن و بهبود عملکرد و ریکاوری بدن خود استفاده کنند. مطالعات نشان داده‌اند که اگر پروتئین به عنوان بخشی از برنامه تمرینی مورد استفاده قرار گیرد، می‌تواند توسعه و قدرت ماهیچه‌ها را افزایش دهد.

اما اینکه برای هر کدام از این اهداف، چه میزان پروتئین باید مصرف کنیم و یا چه زمان‌هایی باید آن را بخوریم، سوالاتی هستند که سال‌ها مورد بحث و جدل دانشمندان بوده‌اند. با این‌حال، امروزه بر سر این موضوع که افراد با فعالیت‌های بدنسازی شدید به مقادیر پروتئینی بیش از حد نرمال نیاز دارند، توافق وجود دارد.

اما همه مردم لازم نیست که از یک رژیم با پروتئین بالا استفاده کنند. به‌طور نرمال، فردی با وزن حدود ۷۰ کیلوگرم به چیزی حدود ۵۶ گرم پروتئین در روز (۰.۸ گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن) نیاز خواهد داشت.

اما متخصصین برای کسانی که به‌دنبال بهبود فیتنس و سلامتی خود هستند، ‌مصرف روزانه بین ۱.۴ تا ۲ گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن را توصیه کرده‌اند. این مقدار چیزی حدود ۹۸ تا ۱۴۰ گرم در روز برای یک شخص ۷۰ کیلوگرمی می‌شود. این مقادیر کمک می‌کنند تا بافت‌های آسیب‌دیده در حین تمرین ترمیم بشوند و ریکاوری بدن بهبود یابد.

بلند کردن وزنه و مصرف پروتئین باعث تحریک پروسه‌ای به نام سنتز پروتئین ماهیچه (muscle protein synthesis) می‌شود. این یک پروسه طبیعی برای تولید ماهیچه‌های جدید است که برای ترمیم ماهیچه‌های آسیب‌دیده در حین بدنسازی انجام می‌گیرد.

دانشمندان فکر می‌کنند که اگر پروتئین، قبل یا بعد از بدنسازی استفاده گردد، اثرات این پروسه بیشتر خواهد بود. این‌روزها مصرف نوشیدنی‌های پروتئین‌دار بعد از تمرین، تبدیل به یک امر عادی شده است؛ اما آیا این کار واقعا ضروری است؟

اثر کامل ماهیچه

دانشمندان بر سر میزان مصرف پروتئین در هر جلسه تمرینی توافق ندارند. اکثر آن‌ها معتقدند که حدود ۲۰ تا ۲۵ گرم پروتئین (که تقریبا معادل یک قاشق چای‌خوری می‌شود)، مقدار بهینه‌ای برای حداکثر کردن پروسه سنتز پروتئین ماهیچه است. آن‌ها می‌گویند که مقادیر بیشتر از این یا به مصرف انرژی می‌رسد یا از طریق ادرار دفع می‌شود.

نقطه‌ای که در آن، حداکثر سنتز پروتئین ماهیچه‌ اتفاق می‌افتد، اثر کامل ماهیچه نامیده می‌شود. سنتز پروتئین ماهیچه، تنها در طول ۹۰ الی ۱۲۰ دقیقه بعد از مصرف پروتئین اتفاق می‌افتد.

برخی‌ از متخصصان معتقدند که ماهیچه‌ها در هر جلسه تمرینی، تنها می‌توانند مقدار محدودی پروتئین استفاده کنند و ما باید به آمینواسید خون اجازه برگشت به سطوح اولیه خود قبل از مصرف وعده بعدی را بدهیم.

این مشاهدات نتیجه تحقیقی است که بر روی پروتئین وی (Whey protein) انجام شده است. پروتئین وی، از آن جهت منحصربه‌فرد است که سطوح آمینواسید خون را در مدت کوتاهی بعد از مصرف به حداکثر مقدار می‌رساند. این پروتئین به‌عنوان یک پروتئین سریع‌عمل‌کننده در نظر گرفته شده است.

اما تحقیق دیگری نشان داده است که پروتئین شیر (که حاوی پروتئین‌های سریع و کند عمل‌کننده است) به‌خاطر انتشار آمینواسیدهای کندتر باعث یک سنتز پروتئین ماهیچه‌ای مستمر می‌شود.

این موضوع می‌تواند به معنای آن باشد که اثر کامل ماهیچه ممکن است فقط با مصرف پروتئین وی (به‌خاطر قابلیت جذب سریع آن) اتفاق بیفتد. و از آنجاییکه اکسیداسیون آمینواسید (تبدیل آمینواسید به انرژی)، با مصرف مقادیر پروتئین بیشتر از ۲۰ گرم در هر جلسه (وعده) افزایش می‌یابد، این اتفاق برای همه انواع پروتئین‌ها نمی‌افتد.

بنابراین، خوردن بیش از ۲۰ گرم پروتئین در هر جلسه تمرینی ممکن است کار بیهوده‌ای نباشد؛ به‌ویژه اگر هر روز از همه منابع غذایی مصرف کنیم و فقط به خوردن پروتئین وی اکتفا نکنیم.

بنابراین متخصصان توصیه می‌کنند که مصرف ۰.۲۵ گرم پروتئین به ازای هر کیلوگرم وزن بدن یا ۲۰ تا ۴۰ گرم در هر جلسه، برای اکثر مردم مقدار بهینه‌ای است که کمی بیش از مقدار لازم برای تحریک سنتز پروتئین ماهیچه است.

اما تنها دلیل برای مصرف پروتئین، ماهیچه‌سازی نیست. مطالعات نشان داده‌اند که مکمل‌های پروتئین اگر به‌عنوان بخشی از رژیم کنترل کالری استفاده شوند، می‌توانند باعث کاهش وزن گردند.

پروتئین وی، ترشح هورمون‌هایی که اشتها را کاهش و سیری را افزایش می‌دهند، بهبود می‌بخشد. این پروتئین همچنین به حفظ ماهیچه‌ها و در نتیجه به حفظ متابولیسم در جریان کاهش وزن کمک می‌کند.

با این‌حال، مطالعات نشان می‌دهند که رژیم‌های با پروتئین بالا که شامل استفاده از مکمل‌های پروتئین نیستند، به همان اندازه موثر هستند و شاید تنهت مزیت مکمل‌های پروتئین این باشد که مصرف آن‌ها راحت‌تر و آسان‌تر است.

در واقع، رژیم‌های با پروتئین بالا ممکن است تنها برای کاهش وزن بهتر باشند. و شاید بسیاری از توصیه‌ها در رابطه با میزان مصرف پروتئین برای ماهیچه‌سازی، برای کاهش وزن هم مناسب باشند. مصرف ۱.۲ تا ۱.۶ گرم پروتئین به ازای هر کیلوگرم وزن بدن در روز و ۲۵ تا ۳۰ گرم پروتئین در هر جلسه یا وعده، توصیه‌هایی هستند که علم تغذیه از آن پشتیبانی می‌کند؛ صرف‌نظر از اینکه این پروتئین از طریق غذا باشد یا مکمل‌ها.

بنابراین، آیا ما واقعا به مکمل‌های پروتئین برای فیتنس نیاز داریم؟ خب باید بگوییم که شاید نه؛ چراکه متخصصان توصیه می‌کنند که ما پروتئین موردنیاز بدن خود را از طریق منابع غذایی تامین کنیم. اما اگر مصرف مکمل‌های پروتئین به شما این اجازه را می‌دهند که نیازهای پروتئین روزانه خود را تامین کنید، شاید مصرف آن اشکالی نداشته باشد.

نوشته آیا مصرف مکمل پروتئین بعد از بدنسازی لازم است؟ اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

ساخت بافت هوشمند جایگزین مفاصل بدن انسان

محققان، برای اولین بار بافت “هوشمندی” را ساخته‌اند که شبیه نوعی بافت خاص در انسان بنام پوشش استخوانی است. امید است که این نوع بافت برای ساخت موارد مختلفی بکار رود؛ از لباس محافظ که در مقابل ضربه سفت می‌شود تا بافت‌های بیولوژیکی که در آینده می‌توانند جایگزین مفاصل شده و آنها را اصلاح کنند.

گویا آی تی – این پوشش استخوانی، غشاییست که همه‌ی استخوان‌های ما، به جز مفاصل را ‌پوشانده و ویژگی‌های بسیار منحصر به فردی دارد. تیم پژوهشی دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) استرالیا توضیح می‌دهند که ” این پوشش استخوانی … ماده‌ی هوشمندی دارد که به استخوان‌های سخت، زیر بار ضربات شدید، قدرت بیشتری می‌دهد”.
با استفاده از سیستم تصویربرداری ۳بعدی خاصی، تیم تحقیقات توانستند نقشه‌ی ساختار بافت را کشیده، مقیاس اجزاء کلیدی را افزایش داده و از بافت‌های هوشمند جدید، نمونه‌های اولیه بسازند.

به گفته‌ی نوت تیت (Knothe Tate) رئیس تیم تحقیقات: “بعد از این مرحله، امکان انتقال بافت طبیعی پوشش استخوانی را با استفاده از نرم‌افزار طراحی کامپیوتری آزمایش کردیم.”
تیم تحقیقاتی، این بافت را از ترکیب کلاژن و الاستین، ۲ پروتئین مهم در بافت بیولوژیکی ساخته اند. اما یک مشکل وجود دارد.
تیت گفت: “در استفاده از کلاژن و الاستین با یک چالش بزرگ مواجه هستیم و آن، بافت‌های این دو پروتئین است که برای جا گرفتن در سیستم تولید، بیش از حد کوچک اند. به همین دلیل از مواد الاستیک مشابه الاستین و ابریشم استفاده کردیم تا چیزی شبیه کلاژن را بسازیم.”

“نتیجه ی کار، مجموعه ای از منسوجات هستند که ویژگی‌های تنش- کرنش هوشمند پوشش استخوان را تقلید می‌کنند.”
به گفته‌ی تیم UNSW این روند، که شامل مدل‌سازی کامپیوتری و افزایش مقیاس اجزاء کلیدی می شود را حتی می‌توان در ساخت مواد بیشتری با ترکیب کاملا متفاوت بکار برد.
تیت گفت: “ما امکان استفاده از این روش را جهت آزمایش بافت‌های دیگر و تولید طیف وسیعی از مواد جدید نشان دادیم.”
مثلا، یک لاستیک ساز معتقد است که نسخه‌ی تیتانیوم آن را می‌توان برای تولید لاستیک‌های رادیال با کمربند فولادی نازک‌تر و مقاوم‌تر بکار برد.

اما کاربرد واقعا هیجان انگیز آن، کاربردهای بیولوژیکی است که اکنون محققان بدنبال آن هستند :
جوانا‌ نگ، سرپرست تیم محققان می‌گوید: ” هدف بلند مدت ما، ساخت بافت‌های بیولوژیکی – به خصوص قسمت‌های اصلی بدن انسان ـ در آزمایشگاه برای جایگزینی و اصلاح مفاصل آسیب دیده است که ویژگی‌های زیست شناسی، ساختاری و مکانیکی پوشش استخوانی را نشان می دهند.”
هرچند که تا تحقق این هدف هنوز راه زیادی باقی مانده است، اما به آینده این بافت‌ هوشمند جدید امیدواریم و منتظر نتایج تحقیقات بعدی این گروه خواهیم بود.
این تحقیق در مجله‌ی گزارشات علمی ‌‌(Scientific Reports) به چاپ رسیده است.

ساخت بافت هوشمند جایگزین مفاصل بدن انسان

محققان، برای اولین بار بافت “هوشمندی” را ساخته‌اند که شبیه نوعی بافت خاص در انسان بنام پوشش استخوانی است. امید است که این نوع بافت برای ساخت موارد مختلفی بکار رود؛ از لباس محافظ که در مقابل ضربه سفت می‌شود تا بافت‌های بیولوژیکی که در آینده می‌توانند جایگزین مفاصل شده و آنها را اصلاح کنند.

گویا آی تی – این پوشش استخوانی، غشاییست که همه‌ی استخوان‌های ما، به جز مفاصل را ‌پوشانده و ویژگی‌های بسیار منحصر به فردی دارد. تیم پژوهشی دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) استرالیا توضیح می‌دهند که ” این پوشش استخوانی … ماده‌ی هوشمندی دارد که به استخوان‌های سخت، زیر بار ضربات شدید، قدرت بیشتری می‌دهد”.
با استفاده از سیستم تصویربرداری ۳بعدی خاصی، تیم تحقیقات توانستند نقشه‌ی ساختار بافت را کشیده، مقیاس اجزاء کلیدی را افزایش داده و از بافت‌های هوشمند جدید، نمونه‌های اولیه بسازند.

به گفته‌ی نوت تیت (Knothe Tate) رئیس تیم تحقیقات: “بعد از این مرحله، امکان انتقال بافت طبیعی پوشش استخوانی را با استفاده از نرم‌افزار طراحی کامپیوتری آزمایش کردیم.”
تیم تحقیقاتی، این بافت را از ترکیب کلاژن و الاستین، ۲ پروتئین مهم در بافت بیولوژیکی ساخته اند. اما یک مشکل وجود دارد.
تیت گفت: “در استفاده از کلاژن و الاستین با یک چالش بزرگ مواجه هستیم و آن، بافت‌های این دو پروتئین است که برای جا گرفتن در سیستم تولید، بیش از حد کوچک اند. به همین دلیل از مواد الاستیک مشابه الاستین و ابریشم استفاده کردیم تا چیزی شبیه کلاژن را بسازیم.”

“نتیجه ی کار، مجموعه ای از منسوجات هستند که ویژگی‌های تنش- کرنش هوشمند پوشش استخوان را تقلید می‌کنند.”
به گفته‌ی تیم UNSW این روند، که شامل مدل‌سازی کامپیوتری و افزایش مقیاس اجزاء کلیدی می شود را حتی می‌توان در ساخت مواد بیشتری با ترکیب کاملا متفاوت بکار برد.
تیت گفت: “ما امکان استفاده از این روش را جهت آزمایش بافت‌های دیگر و تولید طیف وسیعی از مواد جدید نشان دادیم.”
مثلا، یک لاستیک ساز معتقد است که نسخه‌ی تیتانیوم آن را می‌توان برای تولید لاستیک‌های رادیال با کمربند فولادی نازک‌تر و مقاوم‌تر بکار برد.

اما کاربرد واقعا هیجان انگیز آن، کاربردهای بیولوژیکی است که اکنون محققان بدنبال آن هستند :
جوانا‌ نگ، سرپرست تیم محققان می‌گوید: ” هدف بلند مدت ما، ساخت بافت‌های بیولوژیکی – به خصوص قسمت‌های اصلی بدن انسان ـ در آزمایشگاه برای جایگزینی و اصلاح مفاصل آسیب دیده است که ویژگی‌های زیست شناسی، ساختاری و مکانیکی پوشش استخوانی را نشان می دهند.”
هرچند که تا تحقق این هدف هنوز راه زیادی باقی مانده است، اما به آینده این بافت‌ هوشمند جدید امیدواریم و منتظر نتایج تحقیقات بعدی این گروه خواهیم بود.
این تحقیق در مجله‌ی گزارشات علمی ‌‌(Scientific Reports) به چاپ رسیده است.

ایجاد ابررایانه های بیولوژیکی با نوعی پروتئین

ایجاد ابررایانه های بیولوژیکی با نوعی پروتئین در آینده مورد توجه قرار خواهد گرفت.

ایجاد ابررایانه های بیولوژیکی با نوعی پروتئین در آینده مورد توجه قرار خواهد گرفت.

به گفته ی محققان، مولکول هایی که به انقباض ماهیچه ها کمک می کنند می توانند روزی به درایو نوع جدیدی از ابررایانه ها کمک کنند.

آدنوزین تری فسفات (ATP) ماده ای است که انرژی تمام سلول های بدن ما را فراهم می کند. به گفته ی دانشمندان احتمالا از این ماده می توان در تامین توان نسل بعدی ابررایانه ها استفاده کرد. این اکتشاف می تواند درهای جدیدی را برای ایجاد ابررایانه های بیولوژیکی باز کند به طوری که اندازه ی آنها به اندازه ی یک کتاب کاهش یابد. این موضوع توسط تیمی از دانشگاه مک گیل به رهبری پروفسور نیکولا مورد تحقیق و تمرکز قرار گرفت. این تیم توانستند مقاله ای را در این باره و در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) منتشر کنند. در این مقاله، یک مدل کامپیوتر بیولوژیکی توصیف شده که می تواند اطلاعات را با دقت و سرعت بسیار بالا و با استفاده از شبکه های موازی؛ به همان روشی که ابررایانه های عظیم و الکترونیکی انجام می هند، پردازش کند. تفاوت این مدل بیولوژیکی با مدل های قبلی در این است که اندازه ی آنها خیلی کوچکتر از ابررایانه های فعلی است  و به دلیل استفاده از پروتئین موجود در تمام سلول های زنده، انرژی بسیار کمتری نیاز دارد.

دانشمندان افزودند: این کامپیوترهای بیولوژیکی می توانند مسائل پیچیده ای را که توسط ابررایانه های معمولی مدت زمان بیشتری طول می کشد تا حل شوند و یا بیشتر کرک می شوند را به سرعت حل کنند.

ابررایانه های مدرن به طور خارق العاده ای قدرتمند هستند. Tianhe-2 در چین، سریعترین ابررایانه ی جهان، می توانند محاسباتی حدود ۵۵ کوادریلیون در ثانیه را انجام دهند که هزاران برابر یک کامپیوتر رومیزی یا کنسول بازی ویدئویی است.

با این وجود ابررایانه های معمولی به طور کلی عملیات را به ترتیب و یکی یکی انجام می دهند. در مقابل، مغزها می توانند به طور همزمان و یا به صورت موازی عملیات بیشتری را انجام دهند. مغز انسان، این فرایندهای سلولی را با تبدیل شیمیایی مولکول آدنوزین تری فسفات و یا ATP به اشکال مولکولی دیگر، فرایندی با انرژی کارامد که حرارت خیلی کمتری را نسبت به تراشه های سیلیکونی تولید می کنند، انجام دهد.

این عوامل احتمالا تا حدودی بیانگر این هستند که چرا مغز می تواند مسائل خاص را بسیار سریعتر از یک ابررایانه ی معمولی در عین مصرف کمتر انرژی حل کند. به طور مثال، مغز انسان تنها حدود ۲۰ وات توان مصرف می کند که این مقدار توان برای روشن کردن یک لامپ کم نور هم کفایت می کند، در حالی که Tianhe-2 حدود ۱۷.۸ مگاوات توان مصرف می کند که این مقدار معادل روشن کردن ۹۰۰۰۰۰ از همین لامپ های مذکور است.

کامپیوتر بیولوژیکی

هم اکنون محققان پیشنهاد کرده اند که ATP می تواند به توان یک کامپیوتر جدید کمک کند تا محاسبات را به صورت موازی و تا حدودی شبیه به مغز انسان انجام دهد.

یک مهندس شیمی و نویسنده ی ارشد این تحقیق به نام Dan Nicolau Sr از دانشگاه مک گیل در مونترال می گوید: “مسائلی وجود دارند که کامپیوترهای الکترونیکی به خوبی از پس آنها برمی آیند. ما به تازگی به این نتیجه رسیده ایم که حل مسائل با کامپیوترهای الکترونیکی به خوبی صورت نمی گیرد.”

نیکولا بیش از یک دهه است که به همراه پسرش –در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی- به کار بر روی این ایده مشغول شده است.

تحریک عجیب و غریب در نهایت به یک تراشه ی مربعی با عرض حدود ۰.۶ اینچی (۱.۵ سانتی متری) که در آن کانال های میکروسکوپی، هرکدام با عرض کمتر از ۲۵۰ نانومتری (که نازک تر از طول موج نور قابل مشاهده است) کار گذاشته اند، تبدیل می شود. این تراشه با شبکه ای از کانال های فوق العاده ریز به نظر کمی شبیه به یک نسخه ی مینیاتوری از شبکه ی جاده شهری است. در حقیقت به جای اینکه مانند تراشه های سنتی، الکترون ها توسط  شارژ بار الکتریکی تحریک شوند، از رشته های کوتاهی از پروتئین (که توسط محققان عوامل بیولوژیکی نامگذاری می شوند)، به اطراف مدار حرکت می کنند.

این محققان الیاف پروتئینی شناور را که بیشتر شبیه به اتومبیل های در حال رانندگی بر روی جاده ی شهری هستند، به داخل این کانال ها ارسال می کنند. این “عوامل” شامل رشته های اکتین و میکروتوبول ها؛ پروتئین هایی که ساختار داخلی سلول ها را تشکیل می دهند، هستند. این عوامل با محرک های مولکولی مانند میوزین که به منقبض شدن ماهیچه ها کمک می کند، و کینسین که به حرکت کردن مواد داخل این سلول ها کمک می کند، تحریک شدند. این محققان از ATP برای تامین توان این محرک های مولکولی استفاده کردند و برچسب های فلورسنت را روی این عوامل برای دنبال کردن آنها اضافه کردند.

این عوامل وارد گوشه ای از این دستگاه می شوند و می توانند از طریق بسیاری از خروجی های موجود آن را ترک کنند. آنها می توانند به صورت رندوم به انواع کانال ها در چندین اتصال درون این تراشه مجددا هدایت شوند. این طرح از این کانال های این دستگاه به یک مسئله ای که دانشمندان می خواهند آن را حل کنند، مربوط می شود و خروج این عوامل پاسخ های بالقوه ی نمایشی را انتخاب می کند.

مسائل سرسخت

این دانشمندان دستگاه جدید خود را روی یک دسته از مسائل شناخته شده ای مانند مسائل NP تست کردند. در این نوع از معما، یکی ممکن است قادر به تایید سریع اینکه آیا هیچ راه حلی وجود دارد یا خیر باشد، اما یکی دیگر نتواند به سرعت بهترین راه حل این مشکل را بیابد.

یکی از نمونه های کلاسیک از یک پازل NP، “معمای فروشنده دوره گرد” است که راجع به کسی است که لیستی از شهرها را دارد و باید کوتاهترین مسیر ممکن از یک شهر به هر شهر دیگر را دقیقا یکبار و با بازگشت به محل شروع بیابد.

به گفته ی نیکولا با توجه به تحقیقات قبلی، با حل یک مساله NP، می توان همه ی آنها را حل کرد.  بدیهی است اگر کار ما بتواند مساله ی فروشنده ی دوره گرد را آدرس کند، مسلما می تواند کاربردهای بسیار عملی داشته باشد.

محققان می گویند یکی از محدودیت های بالقوه ی این روش این است که چگونه بتوانند این عوامل مذکور را هرکدام به گوشه ای از تراشه سوق دهند.

به گفته ی محققان هنوز هم بسیاری از زوایای این کار مورد نقد و بررسی قرار گرفته تا در نهایت بتوانند مدل کامل آن را در مقیاس کامپیوترهای کاربردی ایجاد کنند.

.

با عضویت در کانال رسمی تکرا در تلگرام از آخرین اخبار روز تکنولوژی مطلع باشید.

.

منبع: livescience


عصر تکنولوژی، تکرا

نوشته ایجاد ابررایانه های بیولوژیکی با نوعی پروتئین اولین بار در عصر تکنولوژی - تکرا پدیدار شد.