لغز الملاريا الغريب الذي حير الباحثين لعقود من الزمن

داخل طفيليات الملاريا، تدور بلورات حديدية صغيرة مثل الصواريخ، مما يكشف عن ضعف خفي قد يتمكن العلماء من استغلاله.

داخل كل خلية من الطفيليات المسببة للملاريا المتصورة المنجلية توجد حجرة صغيرة مليئة ببلورات الحديد المجهرية. عندما يكون الطفيلي على قيد الحياة، فإن هذه البلورات تتحرك باستمرار. إنها تدور، وتتصادم، وترتد داخل فضاءها المغلق، وتتحرك بسرعة كبيرة وغير متوقعة، لدرجة أن الأدوات العلمية التقليدية تجد صعوبة في قياسها. عندما يموت الطفيل، تنتهي الحركة فجأة.

لسنوات عديدة، كانت هذه البلورات الحديدية هدفًا رئيسيًا للأدوية المضادة للملاريا، لكن السبب وراء حركتها ظل غير واضح.

يقول بول سيغالا، دكتوراه، أستاذ مشارك في الكيمياء الحيوية في كلية سبنسر فوكس إكليس للطب (SFESOM) في جامعة يوتا: “لا يتحدث الناس عما لا يفهمونه، ولأن حركة هذه البلورات غامضة وغريبة للغاية، فقد كانت بمثابة نقطة عمياء لعلم الطفيليات لعقود من الزمن”.

وقد كشف سقالة وزملاؤه الآن عن مصدر هذه الحركة. يتم تشغيل البلورات بنفس نوع التفاعل الكيميائي المستخدم لدفع الصواريخ إلى الفضاء.

قد يشير هذا الاكتشاف إلى طرق جديدة لتعطيل طفيل الملاريا ويمكن أن يفيد أيضًا الجهود المستقبلية لتصميم آلات صغيرة تعمل في نفس المكان. مقياس النانو. ونشرت النتائج في المجلة باناس.

وقود الصواريخ البيولوجية

ووجد الباحثون أن البلورات المصنوعة من مركب يحتوي على الحديد يسمى الهيم، تتحرك عن طريق تحفيز تفاعل كيميائي يكسر بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين. يؤدي هذا التفاعل إلى إطلاق الطاقة، مما يوفر القوة التي تحرك البلورات وتبقيها في حالة دوران.

فيديو مجهري لبلورات الحديد وهي تدور في طفيل الملاريا الحي (شكل معول الجيتار) داخل خلية دم حمراء بشرية (دائرة أكبر). الائتمان: إيريكا هاستينغز

إنه شكل من أشكال الدفع الشائع في هندسة الطيران، حيث يطلق وقود البيروكسيد الأقمار الصناعية إلى المدار، ولكنه غير معروف سابقًا في علم الأحياء. تقول إيريكا هاستينغز، الحاصلة على دكتوراه، وزميلة ما بعد الدكتوراه في الكيمياء الحيوية في SFESOM: “لقد تم استخدام تحلل بيروكسيد الهيدروجين هذا لتشغيل الصواريخ واسعة النطاق”. “لكنني لا أعتقد أنه تمت ملاحظته على الإطلاق في الأنظمة البيولوجية.”

تم العثور على بيروكسيد الهيدروجين بمستويات عالية داخل الحجرة المجهرية التي تحتوي على بلورات الحديد، وتصنع الطفيليات المركب كمنتج نفايات، لذلك برز للباحثين كوقود كيميائي محتمل قد يحرك حركة البلورات. وفي الواقع، وجد العلماء أن بيروكسيد الهيدروجين وحده كان كافيًا لضبط دوران البلورات المنقاة، دون الحاجة إلى طفيلي.

على العكس من ذلك، عندما قام الباحثون بتربية طفيليات الملاريا عند مستويات منخفضة بشكل غير عادي من الأكسجين، مما يقلل من كمية طفيليات البيروكسيد التي تنتجها، تباطأت البلورات إلى حوالي نصف سرعتها الطبيعية، على الرغم من أن الطفيليات كانت صحية.

الحركة البلورية قد تساعد على بقاء الطفيليات

يشتبه الباحثون في أن الحركة المحمومة للبلورات قد تكون مهمة لبقاء طفيليات الملاريا على قيد الحياة، ولديهم بعض الأفكار حول السبب. البيروكسيد نفسه سام للغاية للخلايا. قد تكون البلورات الدوارة وسيلة لكائن الملاريا “لحرق” البيروكسيد السام الزائد قبل أن يسبب تفاعلات كيميائية ضارة ويدمر الطفيلي.

ويضيف سيغالا أن حركة الدوران قد تساعد الطفيلي أيضًا على التعامل بسرعة مع الهيم الزائد عن طريق منع البلورات من التكتل معًا. ستمنع البلورات المتجمعة الطفيلي من تخزين الهيم الإضافي بنفس السرعة، لأنه سيكون لديها سطح أقل متاحًا لإضافة الهيم الجديد إليه. من خلال الحفاظ على البلورات في حركة مستمرة، قد يضمن طفيل الملاريا أنه قادر على عزل الهيم الإضافي بكفاءة.

تشغيل الروبوتات الجديدة والأدوية الجديدة

ويقول الباحثون إن البلورات الدوارة هي أول مثال معروف في علم الأحياء للجسيمات المعدنية النانوية ذاتية الدفع. لكنهم يشكون في أن هذه الظاهرة أكثر انتشارا.

ويضيف الباحثون أن النتائج الجديدة يمكن أن تلهم تصميمات محسنة للروبوتات المجهرية.

يقول سيجالا: “يمكن استخدام الجسيمات ذاتية الدفع المصممة بتقنية النانو في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية وتطبيقات توصيل الأدوية، ونعتقد أن هناك رؤى محتملة ستأتي من هذه النتائج”.

ويقول الباحثون إن النتائج يمكن أن تؤدي في النهاية إلى أدوية أفضل مضادة للملاريا. يقول سيجالا: “نعتقد أن تحلل بيروكسيد الهيدروجين من المحتمل أن يسهم إسهامًا مهمًا في تقليل الإجهاد الخلوي”. “إذا كانت هناك طرق لمنع الكيمياء على السطح البلوري، فقد يكون ذلك وحده كافياً لقتل الطفيليات.”

تختلف صواريخهم الكيميائية الصغيرة بشكل كبير عن أي جانب معروف من جوانب البيولوجيا البشرية، وهذا يعني أنها تمثل هدفًا قويًا للأدوية. إن الأدوية التي تستهدف مثل هذه الآلية الفريدة للطفيليات تكون أقل عرضة للتأثيرات الجانبية الخطيرة. يوضح هاستينغز: “إذا قمنا باستهداف منطقة تختلف تمامًا عن الخلايا البشرية، فمن المحتمل ألا يكون لها آثار جانبية شديدة”. “إذا تمكنا من تحديد كيفية اختلاف هذا الطفيلي عن أجسامنا، فهذا يتيح لنا الوصول إلى اتجاهات جديدة للأدوية.”

المرجع: “الدفع الكيميائي لحركة بلورات الهيموزوين في طفيليات الملاريا” بقلم إريتريا إم. هاستينغز، وتوماس سكورا، وكيث آر. كارني، وهنري سي. فو، وتمارا سي. بيدون، وبول أ. سيجا، 28 أكتوبر 2025، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
دوى: 10.1073/pnas.2513845122

تم دعم العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (أرقام المنحة R35GM133764، وR21AI185746، وR35GM14749، وT32AI055434)، ومركز يوتا لاضطرابات الحديد والهيم (رقم المنحة U54DK110858)، وكلية برايس للهندسة في جامعة يوتا، ومبادرة 3i في جامعة يوتا هيلث.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.