تازه های علم و فناوری

برکه _ تازه های علم و فناوری را اینجا بخوانید.

گیاهان از زمان فوران آتشفشان‌ها مطلع هستند

مطالعه جدیدی که درمجله Geochemistry, Geophysics, Geosystems منتشر شده است، می‌گوید که مشاهده رفتار گیاهان می‌تواند نشانه اولیه فعالیت آتشفشانی باشد و امکان آمادگی‌ها و هشدارهای به موقع بیشتری را فراهم کند.

درواقع پژوهشگران پتانسیل پیش‌بینی فوران‌های آتشفشانی را از طریق یک روش ابتکاری شامل مشاهده رفتار گیاهان بررسی کرده‌اند.

شاخص‌های سنتی مانند افزایش انتشار دی اکسید کربن، اغلب مقدم بر ناآرامی‌های آتشفشانی هستند. با این حال، تشخیص این انتشارات به دلیل سطوح پس‌زمینه و غیر قابل دسترس بودن بسیاری از مکان‌های آتشفشانی چالش برانگیز است.

رابرت بوگ و تیمش در دانشگاه مک‌گیل برای حل این مساله بررسی کردند که آیا سلامت گیاهان می‌تواند به عنوان نماینده و نشانگری برای فعالیت‌های آتشفشانی عمل کند یا خیر.

اطلاعات حیاتی سلامت گیاه در مورد آتشفشان‌ها

پژوهشگران تصاویر ماهواره‌ای از پارک ملی یلو استون(Yellowstone) را در سه دوره متمایز از سال ۱۹۸۴ تا ۲۰۲۲ تجزیه و تحلیل کردند.

یلو استون یک سامانه دهانه و فرورفتگی بزرگ است که هنگام فوران و فروپاشی یک آتشفشان ایجاد شده است و دی اکسید کربن قابل توجهی منتشر می‌کند.

دریاچه ترن(Tern) واقع در بخش شمال شرقی یلو استون، اخیراً به دلیل فعالیت گرمابی(هیدروترمال) خود شناخته شده است که از طریق تصاویر ماهواره‌ای که خاک تغییر یافته، درختان مرده و ناهنجاری‌های دمایی فروسرخ را نشان می‌دهد، شناسایی شده است.

پژوهشگران ارتباطی را میان افزایش پوشش سبز گیاهی که نشان‌دهنده افزایش رشد ناشی از دی اکسید کربن اضافی است و قهوه‌ای شدن متعاقب آن با اوج‌گیری فعالیت‌های آتشفشانی مشاهده کردند، چرا که دی اکسید گوگرد و دمای بالا موجب مرگ و میر گیاهان می‌شود.

گیاهان نشانگر فعالیت‌های آتشفشانی

این یافته‌ها استفاده از تصاویر ماهواره‌ای را برای نظارت بر سلامت گیاهان به ‌عنوان یک سیستم هشدار اولیه بالقوه برای فعالیت‌های آتشفشانی پیشنهاد می‌کند که بینش‌هایی را از سال‌ها قبل فوران آتشفشانی ارائه می‌دهد.

با این حال، پژوهشگران هشدار می‌دهند که روش آنها ممکن است در مناطقی با گونه‌های درختی متعدد یا فشار قابل توجه ناشی از عوامل غیر آتشفشانی مانند خشکسالی یا آتش‌سوزی با چالش‌هایی مواجه شود.

این رویکرد به طور ویژه برای نظارت بر آتشفشان‌های مخروطی شکل گسترده واقع در مناطق جنگلی، مانند آتشفشان تال در فیلیپین یا کوه اتنا در ایتالیا مناسب است.

در واقع، این مطالعه بر اهمیت تأثیرات اکولوژیکی که ناظران انسانی اغلب نادیده می‌گیرند، تأکید می‌کند.

درحالی که ناهنجاری‌های قابل توجه باید مورد توجه قرار گیرند، اثرات ظریف‌تر به داده‌های گسترده و تجزیه و تحلیل آماری یا یادگیری ماشینی پیشرفته برای تشخیص نیاز دارند./ اخبار علم و فناوری

جلوگیری از سرطان روده با داروی دیابت و چاقی

براساس تجزیه و تحلیل جدید پژوهشگران در ایالات متحده، دارویی که معمولا برای درمان دیابت نوع ۲ و کاهش وزن استفاده می‌شود، می‌تواند به طور موثری در برابر سرطان روده بزرگ(کولورکتال) محافظت ایجاد کند.

داروی مورد نظر در دسته‌ای از داروها قرار دارد که به عنوان آگونیست‌های گیرنده پپتید-۱ شبه گلوکاگون(GLP-۱ RAs) شناخته می‌شوند. این داروی شگفت‌انگیز با نام تجاری Wegovy فروخته می‌شود و آثاری از کاهش وزن و کاهش خطر مشکلات قلبی عروقی را نیز از خود نشان داده است.

ما می‌دانیم که اضافه وزن یا ابتلا به دیابت نوع ۲ خطر ابتلا به سرطان روده را افزایش می‌دهند؛ این دارو ضمن این که به همین مشکلات می‌پردازد، موارد سرطان روده را در افرادی که اضافه وزن ندارند یا چاق نیستند نیز کاهش می‌دهد.

سرطان روده بزرگ(Colorectal cancer) که به نام‌های سرطان کولون، سرطان رکتوم یا چنگار روده بزرگ نیز شناخته می‌شود، به رشد سلول‌های سرطانی در کولون یا رکتوم  (بخشی از روده بزرگ) گفته می‌شود. این بیماری به دلیل رشد و تکثیر غیرطبیعی سلول‌ها اتفاق می‌افتد. این سلول‌ها می‌توانند به بافت‌های دیگر بدن انتشار و یا در آن‌ها تکثیر یابند. نشانه‌ها و علائم این بیماری می‌تواند شامل مواردی همچون خون در مدفوع، تغییر در حرکات روده و دفع مدفوع، کاهش وزن و خستگی همیشگی باشد.

ناتان برگر، دانشمند تحقیقات پزشکی در دانشکده دانشگاه کیس وسترن رزرو(Case Western Reserve) می‌گوید: نتایج ما به وضوح نشان می‌دهد این دارو  در جلوگیری از ایجاد سرطان روده بزرگ، به طور قابل توجهی موثرتر از داروهای رایج ضد دیابت مانند متفورمین یا انسولین است.

برگر و همکارانش داده‌های جمع آوری شده از بیش از یک میلیون بیمار را در پایگاه داده ملی سوابق سلامت ایالات متحده بررسی کردند و بیماران مبتلا به دیابت نوع ۲ را که درمان‌های متفاوتی را برای این بیماری انجام داده بودند، شناسایی کردند.

سپس مطابقت‌ها تا آنجایی که ممکن بود بر اساس ویژگی‌هایی نظیر جنسیت، نژاد، سن و وضعیت اجتماعی-اقتصادی انجام شد.

در ۲۲ هزار و ۵۷۲ بیمار مبتلا به دیابت نوع ۲ که تحت درمان با انسولین قرار گرفته بودند، ۱۶۷ مورد سرطان روده بزرگ ثبت شد. در حالی که در یک مجموعه مشابه از ۲۲ هزار و ۵۷۲ بیمار مبتلا به دیابت نوع ۲ تحت درمان با داروی GLP-1 RAs، فقط ۹۴ مورد سرطان روده بزرگ وجود داشت که حاکی از کاهش ۴۴ درصدی است.

این تیم همچنین دو گروه متشکل از ۱۸ هزار و ۵۱۸ بیمار دیابت نوع ۲ را که با داروی متفورمین درمان شده بودند، در مقابل بیماران استفاده کننده از GLP-1 RAs  مورد بررسی قرار دادند. در اینجا، تعداد موارد سرطان روده بزرگ به ترتیب ۱۵۳ در مقابل ۹۶ بود که یک کاهش ۳۷ درصدی را نشان می‌دهد. اگرچه اضافه کردن عواملی مانند مدت زمان نظارت بر هر بیمار، این میزان را به ۲۵ درصد کاهش داد.

زمانی که گروه‌ها به بیماران مبتلا به چاقی یا دارای اضافه وزن محدود شدند، این خطر بیشتر کاهش یافت. در این گروه‌ها، داروی GLP-۱ RAs با ۵۰ درصد کاهش در موارد سرطان روده بزرگ در مقایسه با افراد تحت درمان با انسولین و ۵۸ درصد کاهش در مقابل افراد تحت درمان با متفورمین همراه بود.

این نتایج برای اثبات اینکه داروی GLP-1 RAs به شکل ویژه در برابر سرطان روده بزرگ محافظت ایجاد می‌کند، حتی اگر گروه‌های مختلف تا حد ممکن با هم مطابقت داشته باشند، کافی نیست، اما قطعاً نشان می‌دهد که تحقیقات و آزمایش‌های بالینی بیشتر، ارزش پیگیری دارند.

این کارآزمایی‌ها می‌توانند داروی GLP-1 RAs  را با دقت بیشتری بررسی کنند تا تجزیه و تحلیل کنند که چگونه ممکن است این دارو مانع از ایجاد سرطان روده بزرگ شود.

با توجه به شیوع روزافزون چاقی و قرارگیری سرطان روده بزرگ به عنوان دومین عامل مرگ و میر ناشی از سرطان در ایالات متحده (مسئول حدود ۵۲ هزار و ۵۵۰ مرگ در هر سال در این کشور) مطمئناً از هرگونه پیشرفت در این حوزه استقبال می‌شود.

رونگ ژو پژوهشگر این مطالعه از دانشگاه کیس وسترن رزرو می‌گوید: طبق دانش ما، این اولین نشانه‌ای است که این دسته از داروهای محبوب کاهش وزن و ضد دیابت، بروز سرطان روده بزرگ را نسبت به سایر عوامل ضد دیابت کاهش می‌دهند.

این پژوهش در مجله JAMA Oncology منتشر شده است./ خبر علم و فناوری

پژوهشگران سوئدی «خاک الکتریکی» ساختند!

زمانی که ریشه نهال جو در یک بستر کشت جدید با تحریک الکتریکی روبرو شود، به طور میانگین ۵۰ درصد بیشتر رشد می‌کند. پژوهشگران «دانشگاه لینشوپینگ»(Linköping University) سوئد، نوعی بستر رسانای الکتریسیته را برای کشت موسوم به «آب‌کشت» یا «کشت هیدروپونیک»(Hydroponics) ابداع کرده‌اند.

«النی استاورینیدو»(Eleni Stavrinidou) دانشیار آزمایشگاه الکترونیک آلی در دانشگاه لینشوپینگ و سرپرست این گروه پژوهشی گفت: جمعیت جهان در حال افزایش است و تغییرات آب‌وهوایی نیز داریم. بنابراین، واضح است که ما نمی‌توانیم نیازهای غذایی کره زمین را تنها با روش‌های کشاورزی موجود برطرف کنیم اما با آب‌کشت می‌توانیم غذا را در محیط‌های شهری بسیار کنترل‌شده نیز پرورش دهیم.

گروه استاورینیدو اکنون یک بستر کشت رسانای الکتریکی متناسب با آب‌کشت را ایجاد کرده‌اند که آن را «ای‌سویل»(eSoil) می‌نامند. آنها نشان داده‌اند که نهال‌های جو پرورش‌یافته در ای‌سویل، طی ۱۵ روز تحریک الکتریکی ریشه‌های آنها، تا ۵۰ درصد بیشتر رشد کرده‌اند.

کشت هیدروپونیک بدین معناست که گیاهان بدون خاک رشد می‌کنند و فقط به آب، مواد مغذی و چیزی که ریشه‌هایشان می‌تواند به آن بچسبد، نیاز دارند. این یک سیستم بسته است که امکان گردش مجدد آب را فراهم می‌کند تا هر نهال دقیقا مواد مغذی مورد نیاز خود را دریافت کند. بنابراین، آب بسیار کمی مورد نیاز است و تمام مواد مغذی در سیستم باقی می‌مانند. چنین کاری در کشت سنتی امکان‌پذیر نیست.

آب‌کشت، امکان کشت عمودی در برج‌های بزرگ را برای به حداکثر رساندن کارآیی فضا فراهم می‌کند. محصولاتی که در حال حاضر به این روش کشت می‌شوند، شامل کاهو، سبزی و برخی دیگر از انواع سبزیجات هستند. غلات معمولا در آب‌کشت به صورت جداگانه برای استفاده به عنوان علوفه کشت نمی‌شوند. پژوهشگران در این پروژه نشان داده‌اند که نهال‌های جو را می‌توان با استفاده از آب‌کشت پرورش داد و آنها به لطف تحریک الکتریکی می‌توانند سرعت رشد بهتری داشته باشند.

استاورینیدو گفت: بدین ترتیب، با منابع کمتر می‌توانیم نهال‌ها را سریع‌تر پرورش دهیم. ما هنوز چگونگی کار کردن این روش و مکانیسم‌های بیولوژیکی دخیل در آن را نمی‌شناسیم. آنچه ما دریافتیم، این است که نهال‌ها نیتروژن را به طور مؤثرتری پردازش می‌کنند اما هنوز مشخص نیست که تحریک الکتریکی چگونه بر این فرآیند تأثیر می‌گذارد.

«پشم معدنی»(Mineral wool) اغلب به عنوان بستر کشت در روش آب‌کشت استفاده می‌شود. این ماده نه تنها زیست‌تخریب‌ناپذیر است، بلکه با فرآیندی تولید می‌شود که انرژی بسیاری را مصرف می‌کند. بستر کشت الکترونیکی ای‌سویل، از سلولز ساخته شده که فراوان‌ترین پلیمر زیستی است و با یک پلیمر رسانا به نام «PEDOT» مخلوط می‌شود. این ترکیب، جدید نیست اما اولین بار است که برای کشت گیاهان و ایجاد یک رابط برای گیاهان به این روش استفاده می‌شود.

پژوهش‌های پیشین از ولتاژ بالا برای تحریک کردن ریشه‌ها استفاده کرده‌اند. مزیت خاک پژوهشگران دانشگاه لینشوپینگ این است که مصرف انرژی بسیار پایینی دارد و خطر ولتاژ آن بالا نیست. استاورینیدو معتقد است که این پژوهش جدید، راه را برای پژوهش‌های بیشتر پیرامون توسعه آب‌کشت هموار خواهد کرد.

وی افزود: ما نمی‌توانیم بگوییم که آب‌کشت، مشکل امنیت غذایی را حل می‌کند اما قطعا می‌تواند در مناطق دارای زمین‌های زراعی کم و شرایط محیطی ناملایم کارآیی داشته باشد.

این پژوهش در مجله «PNAS» به چاپ رسید./ اخبار علم و فناوری