الكهرباء الساكنة تساعد الديدان الخيطية الطفيلية على القفز على الحشرات

شاهد هذه الديدان الطفيلية تستخدم الكهرباء الساكنة كشعاع جرار

بقلم كودي كوتييه حرره سارة لوين فريزر

للوهلة الأولى، من المدهش أن تكون الديدان الخيطية الطفيلية موجودة على الإطلاق. للتكاثر، يجب على هذه المخلوقات الصغيرة – بحجم رأس الدبوس تقريبًا – أن تقفز 25 ضعف طول جسمها وتهبط على حشرة طائرة أثناء تحليقها فوق رؤوسها. وبالنظر إلى أن الرياح والجاذبية ومقاومة الهواء كلها تقف في طريق الهدف، فإن فرص الديدان تبدو ضعيفة. لكن الأبحاث الجديدة تظهر أن هناك قوة أخرى تعمل لصالحهم: الكهرباء الساكنة.

على المستوى البشري، الكهرباء الساكنة ليست أكثر من مجرد فضول. أنت تمشي عبر السجادة، وينقل الاحتكاك الإلكترونات من الأرض إلى جواربك، وتتلقى صاعقة خفيفة عندما يقوم الخلل الكهربائي بتصحيح نفسه عن طريق تفريغها إلى مقبض الباب المعدني الأول الذي تلمسه. لكن عمليات مماثلة لها تأثير هائل في عالم الحشرات الصغير. وفقا لدراسة جديدة في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكيةفإن مجرد ضرب أجنحة الحشرة يولد شحنة موجبة كافية لسحب نيماتودا محمولة جوا مشحونة بشكل معاكس نحو مضيفها سيئ الحظ. يبدو أن الديدان قد استعانت بمصادر خارجية لدقة هذه الحزم الكهربائية. يقول فيكتور أورتيجا خيمينيز، أحد كبار مؤلفي الدراسة، وعالم الأحياء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي: “إنهم لا يحتاجون إلى أن يكونوا دقيقين” عندما يقفزون، “فإنهم قريبون بدرجة كافية حتى ينجذبوا”.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

هذا هو الأحدث في سلسلة من التجارب التي ألقت الضوء على مدى العقد الماضي على الفيزياء الغريبة التي تحكم حياة الحيوانات الصغيرة. في عام 2013، أفاد باحثون أن النحل يمكنه استشعار المجالات الكهربائية حول الزهور واستخدام تلك المعلومات لتوجيه قراراته بشأن البحث عن الطعام. في نفس الوقت تقريبًا، اكتشف أورتيجا خيمينيز أن شبكات العنكبوت تتشوه عندما تطير الحشرات المشحونة إيجابيًا بالقرب منها، وتنتفخ للخارج لإيقاعها في شرك. في الآونة الأخيرة، في عام 2023، وجدت مجموعة من الباحثين البريطانيين أن القراد ينجذب بشكل سلبي إلى المضيفين ذوي الفراء، الذين تعمل طبقاتهم الرقيقة على تجميع الإلكترونات.

أشرف على دراسة عام 2023 سام إنجلاند، وهو الآن باحث ما بعد الدكتوراه يبحث في علم البيئة الحسية في متحف التاريخ الطبيعي في برلين. وبالنظر إلى سابقة القراد، لم يتفاجأ عندما علم من الدراسة الجديدة أن الديدان الخيطية قامت أيضًا بتسخير الكهرباء لأغراض طفيلية. ولكن بينما يجلس القراد منتظرًا، فإن الديدان “تدخل القوة بشكل فعال في عملية الجذب” عن طريق القفز، كما يشير، لتصبح عوامل لمصيرها المروع. أعجبت إنجلاند أيضًا بكيفية قيام أورتيجا خيمينيز وزملائه بدمج تأثيرات القوى الأخرى، مثل مقاومة الهواء، مع تأثيرات الكهرباء الساكنة في البحث الجديد. ويقول إن هذا العمل “يساعدنا على ربط كل هذه الاكتشافات الجديدة والمثيرة في البيئة الكهروستاتيكية بشكل أفضل مع الفيزياء الأوسع للتفاعلات البيئية”.

ولاختبار تأثير الشحنة الساكنة على الديدان الخيطية المحمولة جواً، ربط أورتيجا خيمينيز ذباب الفاكهة الحي بسلك نحاسي حي، وقام بضبط الجهد الكهربي بين 100 و700 فولت، وهو ما يمكن مقارنته بما تولده الحشرات في البرية. (لأنها لم تكن تطير، لم تولد شحنتها الخاصة.) ثم أطلق العنان للديدان، وسمح لها بقذف نفسها على فرائسها المكهربة. وكان الاتجاه واضحا: كلما زادت الإمكانات الكهربائية للذبابة، زاد احتمال ارتباط الديدان الخيطية بها. مع انعدام الكهرباء الساكنة، كانوا يخطئون دائمًا تقريبًا؛ عند الفولتية الأعلى، تم إغلاقها أكثر من نصف الوقت.

لكن إقناع الديدان الخيطية أمر صعب ويستغرق وقتًا طويلاً، لذا تعاونت أورتيجا جيمينيز مع رانجيانجشانج ران، وهو باحث ما بعد الدكتوراه يدرس ميكانيكا الموائع في جامعة إيموري، والذي أجرى عمليات محاكاة حاسوبية لآلاف مسارات القفز الأخرى. عندما وصل الجهد الافتراضي إلى 800 فولت، لم يكن من الممكن إيقاف الديدان الرقمية: في عمليات المحاكاة مع نسيم لطيف ومزدهر لإبقائها عالياً لفترة كافية لتتولى الكهرباء الساكنة، ارتفع معدل نجاحها الإجمالي إلى أكثر من 70 بالمائة، بما في ذلك عمليات الإطلاق التي كانت في الاتجاه الخاطئ تمامًا.

بالنسبة للديدان الخيطية، فإن القفزة ليست بالأمر الهين. إذا لم يلتزموا بالهبوط، فيمكن أن يجف هؤلاء الصيادون الجويون بسرعة أو يتضورون جوعا أو يصبحون مطاردين بأنفسهم. لذا فإن استراتيجية بقائهم على قيد الحياة تعتمد بالكامل على الكهرباء الساكنة، فمن دون جاذبيتها المطمئنة، من المحتمل أنهم لم يغادروا الأرض أبدًا. يقول ران: “لن يكون من المنطقي بالنسبة لهم أن يطوروا آلية القفز هذه دون وجود الكهرباء الساكنة”. قد لا تعتمد الحيوانات الأخرى بشكل كامل على هذه القوة. ولكن مع تزايد قائمة الأنواع الحساسة كهربائيًا، تعتقد إنجلترا أننا سنجد أن التأثيرات الكهروستاتيكية “تلعب أدوارًا لا حصر لها” في جميع أنحاء العالم الطبيعي. ويقول: “ربما تم الاستهانة بأهميتها للنظم البيئية ككل تاريخيًا”.

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.