آفاق جديدة لتطوير أجهزة الاستنشاق والشم.. الكشف عن البنية المعقدة لأنف القطط
تاريخ النشر: 7th, July 2023 GMT
توصل باحثون من جامعة ولاية أوهايو Ohio State University لتحديد البنية المعقدة لأنف القطط، والوظائف المرتبط بها، التي تمنح هذا الحيوان قدرة شم استثنائية، حيث تعتبر الرائحة، بالنسبة للثدييات، مهمة جدا في العثور على الفريسة، تحديد الخطر وإيجاد مصادر الغذاء.
وكشفت الدراسة التي نشرت في 29 يونيو/ حزيران الجاري بدورية "بلوس كمبيوتيشنال بيولوجي" PLOS Computational Biology، عن انفصال واضح بين أنظمة تدفق التنفس والشم في أنف القط، التي تتميز بتيار طويل يزيد من سرعة توصيل الرائحة وكفاءتها إلى منطقة الشم دون المساومة على تنقية الهواء وترطيب الأنف.
وحسب الباحثين، فإن تركيبة الأنف عند القطط تعتبر الأكثر تعقيدا من بين جميع الحيوانات، بما في ذلك الكلاب المعروفة بقوة حاسة الشم لديها.
وأظهر التحليل المفصلي لمجرى الهواء الأنفي للقطط المنزلية أن بنية هذا الأخير تضم مجموعة معقدة من العظام الملفوفة بإحكام في هياكل مجرى الهواء.
ابتكر الباحثون نموذجا ثلاثي الأبعاد لأنف القط باستخدام الحاسوب، وقاموا بمحاكاة تفاصيل عملية استنشاق الهواء الذي يحتوي على روائح طعام القطط عبر هياكل مجرى الهواء.
وتوصل فريق البحث إلى أن الهواء ينفصل إلى اثنين من مجاري التدفق: الأول خاص بالتنفس ووظيفته تنقية الهواء وترطيبه، والثاني خاص بالشم، ينقل الرائحة بسرعة وكفاءة إلى منطقة الشم.
وبالتالي يعمل أنف القط مثل أجهزة الاستشراب الغازي "كروماتوغرافيا الغاز" عالية الدقة المستخدمة في فصل الغازات والمواد الكيميائية والكشف عن المركبات الجديدة خلال التجارب المخبرية.
في الواقع، فإن أنف القط فعال للغاية في هذه العملية ويتفوق على أجهزة الاستشراب الغازي المستخدمة اليوم، ويمكن أن تؤدي نتائج الدراسة إلى تطوير وإضافة تحسينات على هذه الأجهزة مستقبلا.
ويفترض الباحثون أن حجم رأس القط الضغوط نتج عنه هيكل مجرى هواء أنفي طويل يشبه الأنبوب المستقيم الذي يساعد في سرعة وفاعلية نقل الرائحة إلى منطقة الشم، وهو ما يعزز تكيف القطط مع البيئات المتنوعة.
وقال كاي تشاو، المؤلف الرئيسي للدراسة وأستاذ طب الأذن والأنف والحنجرة في كلية الطب بجامعة أوهايو في البيان الصحفي للجامعة "إنه تصميم جيد، نظام الشم هذا مذهل، وأعتقد من المحتمل أن تكون هناك طرق مختلفة لتطوير وتعزيز هذا النظام، من خلال مراقبة أنماط التدفق وتحليل تفاصيلها. وفي الحقيقة توجد منطقتان للتدفق تخدمان هدفين مختلفين".
أنف القط الأكثر تعقيداوخلال الدراسة قام فريق البحث بقيادة الباحث كاي تشاو سابقا بتصميم نماذج من أنف الفئران والأنف البشري لدراسة أنماط تدفق الهواء، ولكن تصميم نموذج أنف القط كان الأكثر تعقيد والأعلى دقة، وفقا لفحوصات التصوير المقطعي لرأس القط وتحديد أنواع الأنسجة في جميع أنحاء تجويف الأنف.
ويقول الباحث في البيان نفسه "لقد قضينا الكثير من الوقت في تطوير النموذج والتحليل لفهم الفائدة الوظيفية لهذه البنية، والاستفسار عن سبب تطور الأنف ليصبح بهذا التعقيد".
وبفضل المحاكاة الحاسوبية للتنفس، توصل الفريق للإجابة، ومفادها أنه: أثناء الاستنشاق لاحظ الباحثون وجود منطقتين مختلفتين لتدفق الهواء، وهما هواء الجهاز التنفسي الذي يتم ترشيحه وينتشر ببطء فوق سقف الفم في طريقه إلى الرئتين، وتيار منفصل يحتوي على الرائحة، يتحرك بسرعة عبر ممر مركزي مباشرة إلى منطقة الشم باتجاه الجزء الخلفي من تجويف الأنف. وأخذ التحليل في الاعتبار موقع التدفق وسرعة حركته عبر الهياكل العظمية داخل الأنف.
وقام الفريق بقياس مقدار التدفق الذي يمر عبر قنوات محددة، ووضع نموذجين للتحليل، حيث تقوم قناة واحدة بنقل معظم المواد الكيميائية ذات الرائحة إلى منطقة حاسة الشم. أو تقوم القرنيات الفرعية بتحويل التدفق إلى قنوات منفصلة، مثل شبكة المبرد في السيارة، وبالتالي تكون النتيجة تنقية الهواء وترطيبه بشكل أفضل.
وظهر أنه من أجل اكتشاف الرائحة بسرعة كبيرة، يوجد فرع واحد ينقل الرائحة بسرعة عالية وبالتالي اكتشاف الرائحة في وقت قياسي بدلا من انتظار تنقية الهواء عبر منطقة الجهاز التنفسي، حيث يمكن أن تزول الرائحة إذا تمت تنقية الهواء وإبطاء العملية.
وكشفت المحاكاة كذلك أن الهواء الذي ينتقل إلى منطقة حاسة الشم يُعاد تدويره في قنوات متوازية عندما يصل إلى هناك.
وقال كاي تشاو "كان ذلك في الواقع مفاجأة، يبدو الأمر كما لو كنت تشم شيئا، فالهواء ينطلق مرة أخرى ثم تتم معالجته لفترة أطول بكثير".
ويقدر الباحث وزملاؤه أن أنف القط أكثر كفاءة 100 مرة في اكتشاف الرائحة من الأنف المستقيم الشبيه بالبرمائيات في جمجمة مماثلة الحجم، وهو ما قاده لاستنتاج حاسم مفاده أن حاسة الشم تتغذى من تيار عالي السرعة، وأن زيادة طول مسار التدفق مع إبطاء سرعة تدفق الهواء يؤدي إلى تحسين معالجة الرائحة.
وأكد كاي تشاو في البيان نفسه "نحن نعرف الكثير عن الرؤية والسمع، لكننا لا نعرف الكثير عن الأنف. ويمكن أن يؤدي هذا العمل إلى فهم أعمق للمسارات التطورية وراء هياكل الأنف المختلفة، والغرض الوظيفي منها".
المصدر: الجزيرة
إقرأ أيضاً:
السفير الهندي: زيارة مودي إلى الأردن محطة تاريخية تفتح آفاق شراكة استراتيجية جديدة
صراحة نيوز- أكد السفير الهندي لدى المملكة، مانيش تشوهان، أن زيارة رئيس وزراء جمهورية الهند ناريندرا مودي إلى الأردن، بدعوة من جلالة الملك عبدالله الثاني، تشكل محطة تاريخية مفصلية في مسار العلاقات الثنائية، بالتزامن مع الذكرى الـ75 لتأسيس العلاقات الدبلوماسية بين البلدين، وتمهّد لمرحلة جديدة من الشراكة الاستراتيجية بين الهند والأردن.
وقال تشوهان، في تصريح اليوم الأحد، إن الزعيمين يتمتعان بعلاقة شخصية متميزة، متوقعاً أن تشهد الزيارة مباحثات جوهرية ومعمقة تسفر عن نتائج عملية ذات أثر مباشر في مختلف مجالات التعاون، وتعكس الرؤية المشتركة للبلدين تجاه السلام والاستقرار والنمو والازدهار.
وأوضح أن التعاون الاقتصادي بين البلدين يشهد تطوراً ملحوظاً، إذ بلغ حجم التبادل التجاري خلال عامي 2023–2024 نحو 2.875 مليار دولار، لتصبح الهند رابع أكبر شريك تجاري للأردن.
واعتبر السفير مشروع الشركة الهندية الأردنية للأسمدة، الذي تبلغ كلفته نحو 860 مليون دولار، نموذجاً ناجحاً للتعاون الاستثماري الثنائي، مشيراً إلى أن المشروع، الذي افتتح عام 2015، يسهم في إنتاج وتصدير حامض الفوسفوريك إلى الهند.
وفي مجال التعليم وبناء القدرات، أشار تشوهان إلى أن المركز الهندي الأردني للتميز في تكنولوجيا المعلومات، الذي أنشأته حكومة الهند في جامعة الحسين التقنية، يوفر برامج تدريبية متقدمة لـ150 مدرباً وخبيراً أردنياً، إضافة إلى 50 دورة تدريبية لموظفي القطاع الحكومي الأردني ضمن برنامج التعاون الفني والاقتصادي الهندي، كما تقدم الهند خمس منح دراسات عليا سنوياً للأردنيين عبر المجلس الهندي للعلاقات الثقافية.
ولفت إلى وجود نحو 2500 خريج أردني من الجامعات الهندية، إضافة إلى قرابة 500 طالب أردني يدرسون حالياً في الهند.
وأضاف أن الهند تُعد أسرع الاقتصادات الكبرى نمواً في العالم، وتحقق تقدماً لافتاً في مجالات الشركات الناشئة، والتصنيع، والدفاع، والتحول الرقمي، والذكاء الاصطناعي، والحوسبة الكمية، ما يفتح آفاقاً واسعة لتعزيز التعاون مع الأردن في القطاعات المستقبلية.
وأكد أن الشراكة الهندية الأردنية تتجاوز البعد الاقتصادي، مشيداً بالدور المحوري لجلالة الملك عبدالله الثاني في تعزيز الحوار والسلام الإقليمي.
واستشهد تشوهان بعبارة لرئيس الوزراء مودي، قائلاً: “هذا ليس عصر حرب”، مؤكداً أن الهند تدعم السلام وتؤمن بقيم الإنسانية.
وختم السفير بالتأكيد على أن الزخم الذي ستوفره زيارة مودي، وما سيتبعها من زيارات رفيعة المستوى، سيسهم في تحقيق نتائج ملموسة تخدم مصالح الشعبين الصديقين، مشدداً على وجود إمكانات كبيرة وغير مستغلة تنتظر التفعيل ضمن رؤية “الهند المتقدمة 2047” وخطط التحديث والتنمية التي يقودها جلالة الملك عبدالله الثاني
وزير الخارجية يلتقي نائب رئيس الوزراء ووزير خارجية بولندا