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:
بينها تحسين السلالات.. الزراعة: خطط واستراتيجيات لتطوير الثروة الحيوانية في البلاد
الاقتصاد نيوز - بغداد
كشفت وزارة الزراعة، الثلاثاء، عن خطط واستراتيجيات لتطوير الثروة الحيوانية في البلاد بينها توسيع قاعدة الأنواع والسلالات المستوردة لأغراض إنتاج اللحوم والألبان، فيما بينت انها أصدرت ضوابط لاستيراد الحيوانات لأغراض الذبح والتربية؛ بهدف تقليل الضغط على ما تبقى من الثروة الحيوانية داخل البلاد.
وقال الوكيل الفني لوزارة الزراعة، ميثاق عبد الحسين، في تصريح أوردته وكالة الأنباء الرسمية، واطلعت عليه "الاقتصاد نيوز"، إن "الوزارة تولي اهتمامًا كبيرًا بتنمية الثروة الحيوانية، باعتبارها المصدر الرئيس للبروتين الحيواني، الذي يُعد من أهم مدخلات الأمن الغذائي للمواطن".
وأضاف، أن "الثروة الحيوانية في العراق تعرضت لنكسات كبيرة نتيجة الأحداث التي سبقت عام 2023، منها حرب الخليج عام 1991، حيث تعرضت الثروة الحيوانية للتدمير واستُنزفت أعدادها بشكل كبير"، موضحًا، أن "زيادة تعداد السكان وزيادة الطلب على اللحوم الحمراء دفعت وزارة الزراعة إلى المضي في طريقين: الأول هو استيراد اللحوم المجمدة والحيوانات الحية لسد العجز الكبير بين الطلب والعرض والآخر دعم وتشجيع الاستثمار في مجال إنتاج العجول والأبقار".
وأشار إلى، أن "الوزارة أصدرت ضوابط لاستيراد الحيوانات لأغراض الذبح والتربية؛ بهدف تقليل الضغط على ما تبقى من الثروة الحيوانية داخل البلاد وزيادة الثورة تدريجيًا، لافتًا إلى، أن "المنهجية التي اعتمدتها وزارة الزراعة تضمنت توفير الأعلاف، إذ لا يمكن تطوير الثروة الحيوانية دون خطة متكاملة لإنتاج الأعلاف".
وأكد، أن "الوزارة بدأت بتشجيع الاستثمار في مجال إنتاج العجول والأبقار الحلوب، وتم وضع خطط بالتعاون مع القطاع الخاص المتخصص في هذا المجال، وقد بدأت هذه الخطط تؤتي ثمارها، حيث انطلقت عدة مشاريع لإنتاج وتسمين العجول"، مشيرًا إلى، أن "صندوق دعم المزارعين وصندوق الإقراض الزراعي الميسر والمبادرة الزراعية تمثل مصادر تمويل مهمة للمشاريع الخاصة بتربية الحيوانات وتسمين العجول".
وأضاف، أن "الوزارة بدأت بتشجيع المستثمرين على دخول مجال تربية الحيوانات وإنتاج الغذاء، وننتظر انطلاق مشروع كبير في كربلاء المقدسة خلال العام الجاري، يهدف إلى إنتاج عجول التسمين والتربية، إضافة إلى محطة أبقار ومصنع ألبان".
ولفت إلى، أن "الوزارة تمكنت من رفع جميع القيود التي كانت مفروضة على استيراد بعض أنواع الحيوانات والسلالات، حيث بدأ المختصون في الدائرة الحيوانية بتوسيع قاعدة الأنواع والسلالات المستوردة لأغراض إنتاج اللحوم والألبان، كما تم منح مرونة أكبر للتحسين الوراثي للقطيع الحيواني".
وأشار إلى، أن "الأجواء في العراق تتطلب التكيف مع القطعان المستوردة من الخارج، ولذلك تم وضع مواصفات تضمن استيراد أنواع قادرة على التأقلم مع البيئة العراقية، واختيارها من دول ذات مناخ مشابه؛ لضمان تكيفها مع الظروف المحلية".
ليصلك المزيد من الأخبار اشترك بقناتنا على التيليكرام