جناح الزيز بنيةٌ نانوية تقضي على البكتريا | هل يمكن أن يكون حلاً بديلاً عن المعقمات؟

قد نخرج للتنزّه في الطبيعة والاستمتاع بجمالها لبعض الوقت، لكن حين يخرج العلماء للتنزّه فالأمر مختلفٌ! إذ لاحظ عددٌ من العلماء أثناء تجوّلهم أنّ أجنحةَ حشراتِ الزِّيز الطنّان Clanger cicada (اسمه العلمي Psaltoda claripennis) الميتة الموجودة على الأرض لا تتحلل بنفس سرعة تحلّل الأجزاء الأخرى للحشرة. وقد كانت هذه الملاحظة بمثابة شرارٍة إنطلاقٍ لعدّة دراساتٍ حول المزايا التي تتمتّع بها أجنحة الزيز وحشراتٍ أخرى، فما هي هذه المزايا الاستثنائية التي تتمتّع بها؟

يكمن السرّ في كون سطح جناح الزيز مكسوّاً بنتوءاتٍ يبلغ طولها 200 نانومتر (النانومتر أصغر من المتر بمليار مرة) أي أنّها أصغر بكثير من الخلايا البكتيرية التي لا تزيد أبعادها عن بضعة ميكرونات (الميكرون جزء من مليون من المتر). ووفقاً لمشاهدات الباحثين تحت المجهر، فإنّه عندما تقع البكتريا على هذه النتوءات التي هي أشبه ما تكون بالمسامير فإنّها لا تنفجر مباشرةً، بل تلتصق بالنتوءات وتبدأ بالتمزّق رويداً رويداً وذلك اعتماداً على مرونة الغلاف الخلوي للبكتريا، فالأمر أشبه بهبوط بالونٍ مملوء بالمياه على وسادة من المسامير المُثلّمة أي أنّها غير حادة بما يكفي لاختراق البالون مباشرةً ولكن مع مرور الوقت وبفعل وزن الماء بداخله فإنّه ينغرز بين المسامير ممّا يؤدي إلى تمدّده ومن ثمّ تمزقه وبالآلية هذه نفسها تموت البكتريا على سطح جناح الزيز.

يُمكن مشاهدة فيديو توضيحي للآلية من هنا

برهن الباحثون القائمون على الدراسة وجود تفاعل فيزيائي حيوي بين الخلية البكتيرية وهيكل سطح جناح الزيز وقد تبيّن أنّ الخواص الميكانيكية لاسيما درجة صلابة جدر الخلايا البكتيرية هي العامل الأساسي المُحدِّد لدرجة مقاومة/حساسية البكتريا لطبيعة سطح الجناح (تمتاز البكتريا موجبة الغرام بأنّ جدرها أكثر صلابةً من جدر البكتريا سالبة غرام لذلك فهي أكثر مقاومة من البكتريا سالبة غرام لفعل البنية النانوية لسطح جناح الزيز)، وأكّدوا ذلك بالتجربة إذ قاموا بخفض صلابة الجدار الخلوي للبكتريا التي لم تتأثّر بفعل طبيعة سطح الجناح مستخدمين أشعة المايكروويف وكانت النتيجة أن أصبحت البكتريا أكثر حساسيةً لسطح الجناح. ولهذه الدراسة أهميةٌ كبيرةٌ إذ تُعتبر هذه المرة الأولى التي يتخلّص فيها كائنٌ حيّ من البكتريا من خلال شكل مادته الحيوية فقط!

ومن بين البكتريا التي تتأثّر بطبيعتها بهذا النمط النّانوي لجناح الزيز: الإشرشيا القولونية Escherichia coli والسالمونيلا Salmonella المُسبّبة للتسمّم الغذائي والزائفة الزنجارية Pseudomonas aeruginosa التي تصيب الأذن.

تفتح هذه الدراسة الباب أمام فوائد محتملة لدمج النمط النانوي nanopatterns لجناح الزيز في تصميم نانوي (متناهي الصغر) لمواد مقاومة للبكتريا المسببة للعدوى. بالطبع لن تُطبّق على الجسم مباشرةً بل على أسطح الأشياء الأكثر استخداماً والأكثر عرضةً للتلوّث ونقل العدوى كأغطية المناضد ومقابض الأبواب وغيرها إذ سيُمكّن استخدامُها من قتل البكتريا دون الحاجة لاستخدام مواد كيميائيةٍ ملوّثةٍ للبيئة.

المصادر:

هنا

هنا

البحث الأصلي: هنا