تازه‌های علم و فناوری

در این بسته خبری به تشریح آخرین اخبار علم و فناوری می‌پردازیم./ ابوالفضل امیری

برکه _ تازه‌های علم و فناوری را با ما بخوانید:

شناسایی ارتباط بین باکتری‌های رایج دهان و بیماری قلبی

بیماری سرخرگ کرونری قلب، مقصر حدود یک سوم مرگ و میرها در سراسر جهان است. نتایج یک مطالعه جدید، ارتباط بین یک باکتری معمول دهان و بیماری سرخرگ کرونری را بررسی کرده است و درک ما را از اینکه چگونه عفونت بر پیشرفت بیماری قلبی تأثیر می‌گذارد، بهبود می‌بخشد.

بیماری سرخرگ کرونری (CHD)، شایع‌ترین شکل بیماری قلبی است. با گذشت زمان، پلاک روی دیواره رگ‌هایی که خون را به قلب می‌رسانند، جمع و باعث انسداد در جریان خون می‌شود. این انسداد باعث علائم درد قفسه سینه (آنژین)، مشکلات تنفسی و سفتی قفسه سینه و درد در بازوها یا شانه‌ها می‌شود. اگر پلاک به طور کامل یک شریان را مسدود کند، می‌تواند به حمله قلبی منجر شود.

بیماری سرخرگ کرونری، توسط ترکیبی از عوامل ژنتیکی، محیطی و جمعیتی ایجاد می‌شود. عوامل خطر اصلی سیگار کشیدن، دیابت، چربی خون بالا (هیپرلیپیدمی) و فشار خون بالا (فشار خون بالا) هستند. سن نیز یک عامل خطر مهم است و مردان بیشتر از زنان در معرض ابتلا به بیماری سرخرگ کرونری هستند.

پژوهش‌های قبلی همچنین ارتباط بین ایجاد پلاک شریانی و پاسخ التهابی بدن را شناسایی کرده‌اند. این پژوهش‌ها منجر به علاقه مجدد پژوهشگران به بررسی نقش باکتری ها، ویروس‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها در بیماری قلبی شد.

فلاویا هودل، نویسنده ارشد این پژوهش گفت: اگرچه پیشرفت‌های زیادی در درک چگونگی ایجاد بیماری عروق کرونر قلب انجام شده است، اما درک ما از چگونگی تأثیر عفونت‌ها، التهاب و عوامل خطر ژنتیکی هنوز ناقص است.

در این پژوهش، ۳۴۵۹ شرکت‌کننده و سلامت قلب آن‌ها طی ۱۲ سال مورد بررسی قرار گرفتند. داده‌ها در مورد سطوح پروتئین واکنش‌گر (CRP) خون شرکت‌کنندگان که معیاری از التهاب است، جمع‌آوری شد. شرکت‌کنندگان همچنین برای ۲۲ پاتوژن انسانی از جمله ۱۵ ویروس، شش باکتری و یک انگل مورد آزمایش قرار گرفتند.

یکی از باکتری‌هایی مورد آزمایش، Fusobacterium nucleatum بود که در انسان شایع است. این یک باکتری بسیار شایع دهان است که می‌تواند منجر به التهاب لثه (ژنژیویت) و عفونت لثه (پریودنتیت) شود. پژوهش‌های قبلی همچنین به توانایی انتشار آن به روده و دستگاه تناسلی زنان و ایجاد التهاب و بیماری اشاره کرده‌اند.

بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده، پژوهش حاضر ارتباط بین عفونت قبلی یا فعلی با F. nucleatum و کمی افزایش خطر بیماری سرخرگ کرونری را نشان داد. پژوشگران فرض می‌کنند که این باکتری از دو طریق باعث آسیب می‌شود. اول اینکه در موارد عفونت دهان باعث ایجاد پاسخ التهابی عمومی در بدن می‌شود. دوم، از دهان مهاجرت می‌کند و مستقیماً به دیواره عروق کرونر می‌چسبد و روند رشد پلاک را تقویت می‌کند.

ژاک فلای، استاد دانشکده علوم زیستی اکول پلی‌تکنیک فدرال لوزان، سوئیس و نویسنده ارشد این پژوهش گفت: مطالعه ما، به شواهد فزاینده‌ای که نشان داده التهاب ناشی از عفونت‌ها ممکن است در ایجاد بیماری عروق کرونر قلب و افزایش خطر حمله قلبی نقش داشته باشد، اضافه می‌کند.

پژوهش‌های آینده برای تایید این ارتباط مورد نیاز است، اما در صورت تایید، ممکن است دری را برای درمان ساده با آنتی بیوتیک به عنوان یک گزینه درمانی که علت بیماری سرخرگ کرونری عفونت است، باز کند./ اخبار علم و فناوری

یافته‌های این پژوهش‌ در مجله eLife منتشر شد.

تبدیل مستقیم آب دریا به هیدروژن سبز با یک روش جدید

جهان هنوز در مورد استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت سبز قابل دوام برای خودروهای برقی در حال بحث است. ایلان ماسک، مدیرعامل تسلا، این ایده را «به شکل حیرت‌انگیزی احمقانه» خوانده است، در حالی که گروه BMW به شدت با وی مخالف است و روی نوآوری‌ها روی خودروهای الکتریکی هیدروژنی سرمایه‌گذاری می‌کند.

با این حال، گزارش ۲۰۲۱ هیئت بین دولتی تغییر اقلیم(IPCC ) از دانشمندان و مهندسان خواسته است تا تلاش‌های خود برای توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر را دو چندان کنند و همه گزینه‌ها را در نظر بگیرند.

هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم یک نهاد بین دولتی علمی است که اقدام به ارزیابی جامع از اطلاعات علمی، فنی و اجتماعی–اقتصادی جاری در مورد مخاطرات تغییرات آب‌وهوایی بر اثر فعالیت‌های انسانی در سراسر جهان می‌کند. ارزیابی پیامدهای بالقوه این تغییرات و گزینه‌های احتمالی سازگار شدن با این پیامدها و کاستن از عواقب آن، از کوشش‌های این نهاد است.

اکنون گروهی از دانشمندان دانشگاه RMIT در استرالیا روشی ارزان‌تر و کم‌مصرف‌تر برای ساخت هیدروژن به شکل مستقیم از آب دریا ایجاد کرده‌اند و این می‌تواند گامی حیاتی به سوی صنعت جهانی هیدروژن سبز بادوام باشد.

عدم نیاز به نمک‌زدایی

روش جدید به نمک‌زدایی نیازی ندارد و آب دریا را مستقیماً به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌کند. این یک مزیت عالی است، زیرا نمک‌زدایی معمولاً یک فرآیند پرهزینه و انرژی‌بر است که همچنین منجر به تولید گازهای گلخانه‌ای می‌شود.

در واقع، امروزه تقریباً تمام هیدروژن از سوخت‌های فسیلی به دست می‌آید و تولید آن تقریباً ۸۳۰ میلیون تن کربن دی اکسید در سال منتشر می‌کند. تولید هیدروژن سبز از تجزیه آب، بسیار پرهزینه است و بنابراین تنها حدود یک درصد از کل تولید هیدروژن در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد.

دکتر نصیر محمود محقق ارشد RMIT توضیح می‌دهد: روش ما برای تولید هیدروژن به شکل مستقیم از آب دریا، ساده، مقیاس‌پذیر و بسیار مقرون به صرفه‌تر از هر روش تولید هیدروژن سبزی است که در حال حاضر در بازار است. ما با توسعه بیشتر این روش امیدواریم که بتواند ایجاد یک صنعت پر رونق تولید هیدروژن سبز در استرالیا را پیش ببرد.

کاهش چشمگیر هزینه‌های تولید هیدروژن سبز

دانشمندان یک حق اختراع موقت را برای روش خود ثبت کرده‌اند که به تفصیل در مطالعه‌ای که در مجله Wiley journal, Small منتشر شده شرح داده شده است.

دانشمندان از یک الکترولیز برای ارسال جریان الکتریکی به آب استفاده کردند. این کار، آب را به عناصر تشکیل دهنده خود یعنی هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌کند.

برخلاف روش‌های سنتی که مقدار زیادی کلرِ بالقوه مضر را به عنوان محصول جانبی تولید می‌کنند، این روش جدید به هیچ وجه کلر تولید نمی‌کند.

این روش از نوع خاصی از الکترولیزور استفاده می‌کند که برای کار با آب دریا ساخته شده است. محققان می‌گویند که آنها از لحاظ مصرف انرژی، کارآمد هستند و می‌توانند در دمای اتاق مورد استفاده قرار بگیرند.

در نهایت، پژوهشگران بر این باورند که این فناوری می‌تواند به طور چشمگیری هزینه الکترولیزها را کاهش دهد، به حدی که می‌تواند به تحقق هدف دولت استرالیا برای تولید هیدروژن سبز به قیمت دو دلار در ازای هر کیلوگرم کمک کند./ اخبار علم و فناوری

گندمی که می‌تواند ابتلا به سرطان را کاهش دهد

نخستین آزمایش‌های مزرعه‌ای یک نوع گندم اصلاح‌شده ژنتیکی نشان می‌دهد که این محصول هنگام پخت، ترکیب سرطان‌زای «آکریل‌آمید»(Acrylamide) را کمتر تولید می‌کند.

اگرچه آکریل‌آمید موجود در غذا، برای بیشتر مردم نگرانی زیادی ندارد اما بسیاری از کشورها محدودیت‌هایی را برای میزان مجاز آکریل‌آمید در غذاهای فرآوری‌شده تعیین کرده‌اند. بنابراین، برخی از تولیدکنندگان به کاهش سطح آن در محصولاتی مانند نان، بیسکویت و شیرینی علاقمند هستند.

هنگامی که آمینواسید «آسپاراژین»(Asparagine) که به ویژه در غذاهای نشاسته‌ای وجود دارد، در دمای بالا حرارت می‌بیند، آکریل‌آمید طی یک فرآیند شیمیایی به نام «واکنش مایارد»(‌Maillard reaction) تشکیل می‌شود.

پژوهش‌های انجام‌گرفته روی جوندگان نشان داده‌اند که آکریل‌آمید باعث ابتلا به سرطان می‌شود اما دقیقا مشخص نیست که چه سطحی از آن برای انسان خطرناک است. غذاهایی با سطوح بالاتر آکریل‌آمید، به رنگ قهوه‌ای تیره‌تر هستند. بنابراین، توصیه‌ رایج بهداشتی این است که به عنوان مثال، از مصرف نان تست تیره‌تر یا سیب‌زمینی سرخ‌کرده پرهیز شود.

مقدار آسپاراژین موجود در محصولات نشاسته‌ای مانند گندم و سیب‌زمینی، بسته به شرایط رشد آنها می‌تواند متفاوت باشد. «نایجل هالفورد»(Nigel Halford)، پژوهشگر «موسسه تحقیقاتی روتامستد»(Rothamsted Research) که برای توسعه گندم اصلاح‌شده ژنتیکی تلاش می‌کند، گفت: بسیاری از محصولات غذایی، دستورالعمل‌های مربوط به کاهش آکریل‌آمید را نقض می‌کنند اما سازمان‌های غذایی احتمالا در آینده در مورد این موضوع سخت‌گیری خواهند کرد.

گروه هالفورد در سال ۲۰۲۱، از فناوری ویرایش ژن «کریسپر»(CRISPR) استفاده کردند تا یکی از دو ژن مورد نیاز برای ساخت آسپاراژین را از گیاه «گندم معمولی»(Triticum aestivum) حذف کنند. وقتی این گندم در آزمایشگاه پرورش داده می‌شود، نوعی آرد را با حدود نیمی از سطح متداول آسپاراژین تولید می‌کند.

این گروه پژوهشی اکنون نتایج مشابهی را در مورد زمانی گزارش داده‌اند که گندم در مزارع فضای باز کشت شد. همان‌گونه که انتظار می‌رفت، وقتی آرد تا دمای پخت گرم شد، میزان آکریل‌آمید آن حدود ۴۵ درصد کمتر بود.

غذاهای اصلاح‌شده ژنتیکی به طور گسترده در آمریکا، استرالیا و بسیاری از کشورهای دیگر مصرف می‌شوند اما در اتحادیه اروپا، ترس برخی مردم از مضر بودن آنها، بیشتر بر سیاست‌ها تأثیر گذاشته است؛ حتی اگر بیشتر دانشمندان بگویند که آنها ایمن هستند. اگر قرار باشد که غذاهای اصلاح‌شده ژنتیکی در کشورهای اروپایی فروخته شوند، باید برچسب داشته باشند.

در بریتانیا که برخی از قوانین اتحادیه اروپا پس از ماجرای «برگزیت»(Brexit) در حال حذف تدریجی هستند، قوانین جدید در حال تصویب امکان می‌دهند که گندم بدون نیاز به برچسب‌گذاری اصلاح‌شده ژنتیکی روی مواد غذایی حاوی آن فروخته شود.

هالفورد گفت: ما از پرورش‌دهندگان گیاهان حمایت می‌کنیم اما آنها در مورد استفاده از ویرایش ژن، نگران هستند.

«سایمون گریفیث»(Simon Griffiths)، پژوهشگر «مرکز جان اینس»(John Innes Centre) گفت: مشاوره‌های عمومی نشان می‌دهند که بیشتر مردم گیاهانی را که با روش حذف یک ژن ویرایش شده‌اند، نسبت به نسل اول غذاهای اصلاح‌شده ژنتیکی که گاهی اوقات ماده ژنتیکی جدید را حفظ می‌کنند، کم‌خطر می‌بینند. این باعث می‌شود که مردم احساس بهتری نسبت به آن داشته باشند./ اخبار علم و فناوری

این پژوهش، در «Plant Biotechnology Journal» به چاپ رسید.

کشف نخستین شواهد در مورد منشأ انرژی تاریک

وقتی ستاره‌شناسان دریافتند که جهان با سرعتی فزاینده در حال انبساط است، این نظریه را مطرح کردند که احتمالا نیرویی همه چیز را از هم دورتر و بر گرانش غلبه می‌کند. این نیرو، «انرژی تاریک»(Dark Energy) نامیده شد، اما هیچ‌کس تا به حال متوجه نشده بود که از کجا آمده است.

اکنون گروهی متشکل از ۱۷ پژوهشگر بین‌المللی به سرپرستی «دانشگاه هاوایی»(University of Hawaii)، نخستین شواهد را در مورد نقطه مبدا انرژی تاریک کشف کردند. این مبدا، سیاه‌چاله‌ها هستند.

این ایده که سیاه‌چاله‌ها منشأ انرژی تاریک هستند، جدید نیست. در واقع، این بخشی از نظریه نسبیت عام اینشتین به شمار می‌رود، اما این نخستین بار است که ستاره‌شناسان، شواهد رصدی را برای حمایت از این نظریه به دست می‌آورند.

سیاه‌چاله‌ها از دو طریق جرم می‌گیرند؛ افزایش گاز و ادغام با سیاه‌چاله‌های دیگر. پژوهشگران با مطالعه ۹ میلیارد سال تکامل سیاه‌چاله در کهکشان‌های بیضوی غول‌پیکر خفته دریافتند که سیاه‌چاله‌های قدیمی، بسیار بزرگتر از آن چیزی هستند که براساس این دو روش رشد باید باشند. این بدان معناست که باید راه دیگری برای به دست آوردن جرم این سیاه‌چاله‌ها وجود داشته باشد. نظر پژوهشگران این است که پاسخ، انرژی تاریک به شکل «انرژی خلأ»(Vacuum energy) است؛ نوعی انرژی که در خود فضازمان گنجانده شده است و اجزای جهان را از هم دورتر می‌کند و انبساط را سرعت می‌بخشد.

دکتر «کریس پیرسون»(Chris Pearson)، پژوهشگر مؤسسه «RAL Space» و از پژوهشگران این پروژه، گفت: اگر این نظریه درست باشد، کل حوزه کیهان‌شناسی را متحول می‌کند؛ زیرا ما نهایتا گزینه‌ای را برای منشأ انرژی تاریک در اختیار داریم که بیش از ۲۰ سال، کیهان‌شناسان و فیزیکدانان نظری را گیج کرده است.

«دانکن فارا»(Duncan Farrah)، اخترشناس دانشگاه هاوایی و از پژوهشگران این پروژه، گفت: ما در واقع دو چیز را هم‌زمان می‌گوییم. نخست این‌که شواهدی وجود دارند که نشان می‌دهند راه‌حل‌های معمولی، در مقیاس زمانی طولانی نمی‌توانند کارآمد باشند و دوم این که ما نخستین منبع اخترفیزیکی پیشنهادی برای انرژی تاریک را در اختیار داریم./ اخبار علم و فناوری

این پژوهش در «The Astrophysical Journal Letters» به چاپ رسید.