علوم

6 اكتشافات علمية تمت عن طريق الصدفة لم تسمع عنها من قبل

تعد الاكتشافات المحظوظة التي تحدث عن طريق الصدفة أمراً مألوفاً في الأوساط العلمية، ولعل أكثرها شهرةً هو اكتشاف البينيسيلين، أول مضاد حيوي عرفه العالم، حيث لم نكن نعلم قبل 100 عام كيف نقتل الجراثيم ونحارب العدوى بالأمراض، وقد حدث ذلك عندما لاحظ (أليكساندر فليمينغ) Alexander Fleming بأن البكتيريا التي كان يعمل على اختبارها وتنميتها في أنابيب الاختبار لم تكن تنمو بالقرب من العفن.

نحن عادة ما ننظر إلى تلك الاكتشافات على أنها أحداث عفوية، ولكن في الحقيقة كل اكتشاف حدث عن طريق الصدفة حتى ولو أنه كان ناتجاً عن خطأ سخيف أو سوء استخدام الأدوات المخبرية، إلا أنه أيضاً نتاج ملاحظة ورصد دقيقين جداً، ووراء كل اكتشاف منها كان هنالك من يراقب عن كثب ويقوم بالتحليل واكتشاف الروابط بين مختلف العوامل التي تفسر حدوث تلك الظاهرة التي كان يراها.

سنتحدث في هذا المقال عن ستة من الاكتشافات التي حصلت ليس فقط بمحض الصدفة البحتة ولكن أيضاً بسبب وجود علماء كانوا أذكياء بما فيه الكفاية لتجميع أجزاء الأحجية للوصول لاكتشافات رائعة.

1. طريقة جديدة كلياً في التفكير في العدوى والدوافع الجنسية:

قبل حوالي خمسة أعوام، كانت عالمة البيولوجيا الكندية (شيلي أدامو) تعمل على دراسة فيما إذا كان الجهاز المناعي لصراصير الليل يصاب بالخلل لدى تعرضها للضغط من قبل مفترساتها، وأثناء التجربة أحضر أحد الطلاب حيوانه الأليف وهو نوع من السحالي يسمى ”التنين ذو اللحية“ بغية إثارة الرعب لدى الحشرات وتسليط نوع من الضغط عليها، ولكن ما كان يجهله الجميع أن تلك العظاءة كانت تحمل بين فكيها فيروساً قاتلاً بالنسبة للصراصير.

التنين ذو اللحية

التنين ذو اللحية

أصيبت الحشرات وقتها بالذعر فعلاً ولكن الخوف الحقيقي لم يكن ليأتِ بعد، لأنه في غضون عدة أسابيع تحولت الأجزاء الداخلية منها إلى اللون الأزرق وماتت جميعها، وقد يكون رد الفعل الطبيعي في هذه الحالة الحصول على المزيد من الحشرات وإيجاد مفترسات أقل خطورة وإعادة التجربة مرة أخرى، ولكن (شيلي أدامو) لم تفعل ذلك.

لاحظت (شيلي) بأن الحشرات، وقبل أن تلقى حتفها المفاجئ، كانت شغوفة بالجنس أكثر من الحد الطبيعي، الأمر الذي كان في غاية الغرابة، لأن رد الفعل الطبيعي لأي حالة عدوى هو الإصابة بأعراض المرض وعدم هدر الطاقة في عمليات الإنجاب والتكاثر.

الصراصير الليلية وهي تتكاثر بوتيرة عالية

الصراصير الليلية وهي تتكاثر بوتيرة عالية – صورة: Arpingstone/Wikimedia

كانت (أدامو) مذهولةً تماماً من الفعل الصادر عن تلك الحشرات، وانصرفت إلى توثيق كيفية عمل ذلك الفيروس، وخَلصَت الأبحاث إلى أن الفيروس عَمِلَ على زيادة انتشاره عن طريق حث الحشرات على التكاثر بتواتر أعلى من المعتاد، وبهذه الطريقة عندما تلامس قرون استشعار الحشرات المصابة أفواه شركائها -الأمر الذي يحصل فقط عند خلال عملية التكاثر- يمكن للفيروس الانتقال بينها، وبعبارة أخرى كان ذلك مرضا جنسيا يصيب صراصير الليل، أو كما وصفته (أدامو) ”مثيرا للشهوة الجنسية الطفيلية“.

كان كل ذلك الاكتشاف بفضل سحلية التنين تلك التي صادف أن تكون حاملة لفيروس فريد للغاية، وعالمة كانت على اطلاع واسع على الحياة الجنسية لصراصيرها.

2. اكتشاف مبني على سلسلة كاملة من الأحداث السعيدة:

في بدايات القرن الواحد والعشرين، كان العالم والطبيب الفيزيائي (جورج لو) George Liu يدرس نوعاً محددا من بيكتيريا المكورات العقدية معروفة باسم Type B، وهي العامل المسبب للالتهاب الرئوي والعدوى الدموية والتهاب السحايا. كان (لو) يريد معرفة السبب الذي يجعل تلك البيكتيريا في غاية الخطورة على البشر، ولهذا الغرض قام بدراسة (توكسين) محدد تستخدمه تلك البيكتيريا لحفر ثقوب في جدران الخلايا المضيفة.

كان (لو) يعمل على سلالتين من تلك البيكتيريا: إحداها تحتوي على مادة التوكسين تلك التي تتميز باللون الأحمر الصدِئ، وسلالة أخرى (معدلة) لا تملك تلك المادة والتي كان لونها مائلاً للأبيض، وفي البداية لم يحرز الباحث الكثير من التقدم، بل كان يبذل كل جهده فقط ليبقي البيكتيريا على قيد الحياة خاصة السلالة المعدلة منها، فلا يمكنك القيام بتجربة إذا لم يتبقَّ لديك شيء من مادة البحث.

لحسن الحظ وجد (لو) أخيرا سبب موت تلك البيكتيريا في آخر المطاف بوساطة حاسة الشم لديه، حيث أنه قد شمَّ عن طريق الصدفة رائحة بقايا مواد التبييض والتنظيف في القوارير التي كان يُنَمّي البيكتيريا فيها، الأمر الذي فسر الموت الجماعي للخلايا، ليتضح لاحقاً أن زميله المخبري كان قد انتهى تواً من تنظيف الأدوات ولكنه لم يستخدم الماء الكافي لغسلها من مواد التبييض.

كان يمكن لبحث (جورج لو) أن ينتهي عند هذه النقطة، فالتجربة بلغت هدفها ولكنه كان فضولياً لمعرفة لماذا كانت تلك المواد فعالة أكثر على السلالة المعدلة من البيكتيريا، وكان توقعه المبدئي للسبب هو أن تلك البيكتيريا لم تكن تملك أي نوع من التوكسين بداخلها، وهنا أتت الصدفة السعيدة الثانية، ففي نفس الوقت تلقى جورج اتصالاً من أمه لتذكره بأن يأكل وجبته كما تفعل معظم الأمهات، وكانت وجبته في ذلك اليوم عبارة عن بعض الخضر (الملونة)، فأعطاه شكل تلك الوجبة فكرة جديدة مفادها أن السلالة المعدلة لم تكن تستطيع انتاج أي توكسين ولكنها أيضاً لم تكن تستطيع انتاج ذلك الصباغ الأحمر الصدِئ أيضاً، لذا ماذا إذا كان لا علاقة للتوكسين بهذا الأمر؟ ماذا لو كان الصباغ الأحمر هو الذي يحميها؟

خضر ملونة

صورة: Micheletb/Wikimedia

من بين الأسباب التي تجعل الخضر مفيدة لصحتك هو احتوائها على مضادات الأكسدة، تلك المركبات التي تحمي الخلايا من التلف، وتلك المركبات عينها هي التي تعطي الخضر ألوانها المختلفة، لذا من الممكن أن يكون الصباغ في الخلايا البيكتيرية العادية هو الذي كان يحميها من المواد المنظفة، ولكن لم يكن سبب ذلك واضحاً أيضاً.

في النهاية تم جمع كل قطع الأحجية عندما لاحظ (لو) أن مواد التبييض التي كانت تستخدم لتنظيف قوارير الاختبار تحوي مادة الـ(هايبوكلورايت) التي اعتاد على رؤية اسمها في الأوراق العلمية. كان (لو) يعلم أن نوعاً من خلايا الدم البيضاء تدعى البلعميات تقوم بابتلاع البيكتيريا داخل الجسم ثم تقضي عليها عن طريق غمرها بمادة الـ(هايبوكلورايت)، وبعد ذلك اتجه نحو إثبات أنه خلال الإصابة تستخدم البيكتيريا صباغها اللوني، وهو الـ(كاروتين) -الشبيه بالذي يحتويه الجزر والطماطم-، كدرع واقٍ، مما يُصَعّب عملية تدمير البيكتيريا على الخلايا المناعية، ولأن الخلايا المعدلة لم تكن تملك أي صباغ فهي كانت عاجزة عن حماية نفسها من مادة الـ(هايبوكلورايت).

فبعد ثلاث صُدَف سعيدة، استطاع (لو) كشف سبب جديد تماماً وراء كون الإصابات البيكتيرية مميتة.

3. اكتشاف آخر عن الحشرات عن طريق الصدفة:

قبل حوالي 15 عاماً، كانت عالمة الأحياء التطورية (ليز تيبيتز) Liz Tibbetts تقوم بدراسة حول البنية الاجتماعية المعقدة لنوع من الدبابير يسمى Paper Wasps أو ”دبابير الورق“، وهي دبابير اجتماعية تقوم بصنع أعشاشها عبر مضغ الخشب واستخدامه، ولغرض مراقبة نشاط الدبابير الاجتماعي يقوم الباحثون في هذا المجال بوضع نقاط على ظهور الدبابير بنماذج مختلفة بهدف تحديدها وتمييز كل واحدة منها على حدى، وبهذه الإشارات يستطيع الباحثون كذلك وضع أفراد المستعمرة مع بعضهم مرة أخرى واستخدام كاميرا فيديو ومراقبة كل حشرة على حدى أثناء قيامها بنشاطها الاجتماعي.

ذات مرة كانت (تيبيتز) تقوم بمشاهدة وتقييم أحد الفيديوهات واكتشفت بأنها قامت بخطأ: فقد نسيت أن تضع إشارات على اثنين من الدبابير، سرعان ما أصيبت بالخيبة حيث كان عليها حذف الفيديو والبدء من جديد، ولكنها نظرت عن كثب إلى ذلك الدبورين لتلاحظ أن لكليهما علامات مميزة على وجهه تمكّن من التمييز بينهما، وبما أنها استطاعت التمييز بينهما فلربما تستطيع الدبابير الأخرى أيضاً تمييز بعضها.

دبابير الورق

دبابير الورق – صور: على اليمين Ken Thomas وعلى اليسار Judy Gallagher من ويكيميديا

إن تمييز الحشرات لبعضها من الناحية الشكلية هو أمر لا يخطر في بال أحد، ولكن عندما لمع السؤال لدى (تيبيتز) عما إذا كان هذا الأمر موجوداً عند الحشرات لسبب ما، بدأت برؤية ومراقبة وجوه الدبابير الأخرى ووجدت تنوعاً ملفتاً للنظر: فقد كان لبعض الدبابير حواجب صفراء اللون، بينما كان لدبابير أخرى بقع مميزة، وأخرى لديها خطوط وأشكال أخرى، ولمعرفة ما إذا كانت تلك العلامات تعني شيئاً للحشرات نفسها، قامت (تيبيتز) بتجربة مميزة.

قامت بوضع الطلاء على العديد من أفراد تلك الدبابير بفرشاة أسنان لتغيير تلك العلامات المميزة الأصلية أو لإخفائها، وعندما أعادتها إلى المستعمرة قامت بقية الدبابير بمهاجمتها بشراسة ولم تعد تميزها كصديقة، ومنه لم تظهر تلك التجربة أن الدبابير قادرة على تمييز الوجوه فحسب، بل أن التعرف على الوجوه هو عنصر هام جداً للتنظيم الاجتماعي للمستعمرة وبقائها متماسكة.

4. الـ(كريسبر) CRISPR-Cas9، أو التكرارات العنقودية المتناوبة منتظمة التباعد في الحمض النووي:

لربما سمعتم عنها ولو القليل من قبل، وهي أداة تعديل الجينوم التي كانت محط اهتمام العلماء في السنوات الأخيرة، وتتكون بشكل أساسي من ”مقصات“ جزيئية صغيرة لدرجة أنها تسمح لنا باستهداف أي جزء نريد من الحمض النووي وبدقة متناهية.

وجد هذا النظام للمرة الأولى في البيكتيريا كأداة هجوم لمحاربة الفايروسات، ويدرس العلماء الآن كيفية استخدامها لتعديل الحمض النووي لكائنات حية أخرى التي ربما نكون نحن البشر من ضمنها، ويمثل الـCas9 في هذه العملية دور المقص، وهو البروتين الذي يقوم بعملية القص ضمن الحمض النووي فقط، لذا فهو لا يعمل بشكل جيد على RNA أو المركب الوسيط الذي يصنعه الجسم قبل أن يصبح بروتيناً، وهنا تكمن خيبة الأمل، لأن العلماء لطالما رغبوا في إمكانية التعديل على الـRNA أيضاً ولو استطاعوا فعل ذلك سيكون بمقدرتهم معالجة الأمراض المبنية على RNA كبعض الأمراض العقلية، أو معالجة بعض العلل بدون العبث بالحمض النووي الأساسي.

الخبر الجيد هنا هو أن العلماء يعتقدون أنهم قد وجدوا طريقة لفعل ذلك، ففي هذا العام 2018 كشف فريق من علماء الكيمياء العضوية من جامعة (ميتشيغن) عن نوع جديد من بروتين الـCas9 القادر على قطع الـRNA، وهنا نعود لموضوع مقالتنا، حيث أن هذا الاكتشاف كان غير مقصود بتاتاً:

كان الفريق يعمل على نظام نموذجي اعتيادي على البيكتيريا التي تسبب التهاب السحايا، وكان أفراده يقومون باختبار قدرة البروتين على القطع، وقد تم تضمين البروتين داخل الـRNA وكان من المفترض أن لا يقوم بقطع سوى الـDNA، ولكنهم لاحظوا مع مرور الوقت بأن الـRNA كان عرضة للقطع هو الآخر، وفي النهاية أدرك الفريق أن البروتين الذي بين أيديهم يستطيع قطع كل من الـDNA والـRNA، وتقوم الآن فرق بحث أخرى بتقديم تقارير عن اكتشاف عناصر مماثلة، ولم يتبقّ سوى معرفة إذا ماكانت تلك الاكتشافات هي أيضاً مصادفات سعيدة أم لا.

5. اختراع منظم ضربات القلب:

جهاز تنظيم ضربات القلب

جهاز تنظيم ضربات القلب – صورة: Steven Fruitsmaak/Wikimedia

في عام 1956، كان المهندس الكهربائي (ويلسون غرايتباتش) يحاول بناء آلة تستطيع تسجيل ضربات القلب، ولكنه وفي مرحلة تجميع المكونات مع بعضها البعض قام بوضع الترانزيستور الخطأ -الترانزستور هو مكون إلكتروني يستطيع أن يتحكم بحركة الإلكترونات في الدارة عن طريق السماح أو عدم السماح لها بالمرور-.

قام (غرايباتش) عن طريق الخطأ بوضع ترانزيستور أقوى بكثير من المفترض وضعه، الأمر الذي جعل الآلة تنبض مرة واحدة في كل ثانية، وهنا أصيب بالدهشة، فقد أدرك بأن النبض كان شبيهاً جداً بنبضات القلب وبأن تلك النبضات الكهربائية من الممكن أن تستخدم في تقويم نبضات القلب الذي ينبض بشكل غير منتظم، وبعد ذلك انصرف المهندس إلى تصغير تلك الآلة بحيث يمكن وضعها داخل الجسم البشري، وبعد سنتين أصبح لدى (ويلسون) نموذج مبدئي للآلة أثبت أنه يعمل بشكل سليم عندما قام بتركيبه على كلب، وفي عام 1960 حصل أول مريض بشري على تلك الآلة، وبفضل ذلك الاكتشاف والاختراع معاً يتم إنقاذ حياة الكثيرين كل لحظة في وقتنا الحاضر.

6. اختراع بلاستيك ”صديق“ للبيئة:

الكيميائية (جينيت غارسيا)

الكيميائية (جينيت غارسيا)

منذ بضع سنوات، كانت الكيميائية (جينيت غارسيا) من شركة IBM تحاول إنتاج نوع جديد من البلاستيك من ثلاث مواد أولية، وكانت (غارسيا) قليلة الصبر في ذلك، إذ بدأت بمزج مادتين معاً بينما اتجهت للميزان لتقوم بوزن المادة الثالثة، ووجدت لدى عودتها كرية صغيرة ملتصقة بقارورة الاختبار. واجهت صعوبة كبيرة لازالة الكرة من الأنبوب لدرجة أنها اضطرت لاستعمال مطرقة لكسره، والأغرب في الأمر بأن الكرة لم تتأثر بضربات المطرقة.

كان بمقدور (غارسيا) أن ترمي كل شيء خارجاً وأن تبدأ من جديد، فقد كانت تلك التجربة خاطئة وكل ما قامت به هو تحطيم بعض الأدوات الزجاجية، ولكن عوضاً عن ذلك كانت مفتونةً بالقوة غير الطبيعية لتلك المادة الجديدة، فقامت بتجربة أخرى أظهرت أن ذلك البلاستيك لم يكن خارق القوة فحسب، بل أنه كان قابلاً لإعادة التدوير أيضاً، الأمر الذي يعتبر إنجازاً كبيرة في عالم الصناعات البلاستيكية.

من خصائص التعامل مع المواد البلاستيكية العالية القوة التي تسمى ”اللدائن الحرارية الصلبة“ هو أنه بمجرد الانتهاء من صنعها على الشكل النهائي لها تبقى على حالها للأبد، حيث لا يمكن إذابتها من جديد لإعادة استخدامها، ويعني هذا أنها غير قابلة لإعادة التدوير. لكن (غارسيا) اكتشفت أنها إذا قامت بوضع تلك المادة في حمض الكبريت يصبح من الممكن إعادة استخدامها، واكتشف نفس الفريق نوعا آخر من البلاستيك من نفس التركيب الكيميائي للمادة السابقة يمكنه أن يعالج نفسه، أي أنه يستطيع إعادة بناء الروابط بين جزيئاته إذا ما تم قطعها.

في الأخير، في كل واحدة من تلك الاكتشافات المحظوظة كان هناك عامل الصدفة، فلو أن (غارسيا) لم تمزج تلك المادتين بالتحديد، ولم يقم (غرايتباتش) بوضع الترانزستور الخطأ، لما نتج أي شيء من تلك التجارب ولما كنا نتحدث عنها اليوم، ولكن ما يجمع هؤلاء الباحثين هو انفتاحهم ومقدرتهم على التفكير الصحيح، لإدراك أمر جديد ومختلف الذي من المحتمل أن يكون مهماً جدا على الرغم من كونه حدث على صورة غير متوقعة، لذا عندما يحصل معك اكتشاف أو شيء جديد عن طريق الصدفة حتى ولو كان ناتجاً عن خطأ ما، إبقَ فضولياً لعلك تنتهي باكتشاف جديد كليا.

عدد القراءات: 3٬526