يراود الكثير منّا التفكير في ماهية العلاقة بين علميّ الأحياء والفيزياء أو إمكانية ترابطهما، تكمن العلاقة بين العلمين في أن الفيزياء هي التي توفر الأساس لعلم الأحياء فبدون الفضاء والمادة والطاقة والوقت -وهي المكونات التي تشكل الكون- فالكائنات الحية لن تكون موجودة.
هذا وقال الفيزيائي “ريتشارد فاينمان” (Richard Feynman): “إن كل شيء على الأرض مصنوع من ذرات، أي وحدات أساسية من المادة وتتحرك باستمرار”.
كما استكمل “فينمان” قائلًا: «إن علم الأحياء أيضًا ساعد في اكتشاف قانون بقاء الطاقة؛ لذلك تم اكتشاف الفيزياء الحيوية وهو علم يعتمد على النظريات والأساليب المتعلقة بالفيزياء لدراسة وتفسير النظم البيولوجية».
وإليكم في هذا المقال تطبيق حي على الفيزياء الحيوية أو الـ”biophysics”.
في البادئ نسبةً للقطط، عندما يتعلق الأمر بالشرب تبدو القطط أفضل من الكلاب، وذلك من وجهة نظر الفيزياء. ربما يبدو الأمر مُبهَمًا ولكن لا عليك، سنعرف سويًا لمَ هذا.
وفقًا لدراسة أجرِيت حسب قوانين الجاذبية اتضح أن القطط أفضل من الكلاب، حيث أن الكلاب تستخدم ألسنتها بشكل مُجوَّف تمامًا كالملعقة التي تسكب الماء في أفواهها، بينما تستخدم القطة طرف لسانها لسحب الماء إلى أعلى، فهي بذلك تعمل بمثابة ميزان لحفظ التوزان الدقيق بين الجاذبية والقصور الذاتي. وطبقًا لذلك، يتطلب من القطط اللعق بالسرعة المناسبة والتي تحقق التوازن بين قوة القصور الذاتي التي تحافظ على تحرك الماء للأعلى مع قوة الجاذبية التي تسحب الماء إلى أسفل.
وأوضح “رومان ستوكر” (Roman Stocker) -أستاذ الهندسة المدنية والبيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا “MIT”- أن: «الجزء المُكتشَف الأكثر إثارةً وفضولًا هو أن القطط كانت تعلم بالضبط مدى السرعة التي ينبغي أن يكون بها اللعق، كما لو أن لديها علمًا مُسبَقًا بتحقيق التوازن المطلوب!».
وتعرف “ستوكر” (Stocker) بمساعدة فريقه البحثي على هذه الخاصية عندما كان يتناول الفطور ويراقب شراب القطة، واستعانوا في ذلك بصور ومقاطع فيديو اُلتقِطت بكاميرا فيديو عالية السرعة من مختبره، بالإضافة إلى مقاطع الفيديو التي تم جمعها من حديقة حيوانات “نيو إنجلاند” ومقاطع فيديو يوتيوب “Youtube” عن سلوك كل من الأسود والنمور والقطط الكبيرة الأخرى في الشرب.
كما أكد “ستوكر” (Stocker) أيضًا أن هذه هي أول دراسة في العلوم تستخدم “يوتيوب” (Youtube) كجزء من البحث.
هذا وقاموا بعمل نموذج يحاكي سلوك القطط في الشرب للتأكد من هذه الخاصية، فقاموا بنزع لسان قطة واستبداله بلسان آلي وكان اللسان عبارة عن قرص زجاجي بسيط يمكن أن يتحرك بمعدلات مختلفة بحيث يتمكن الباحثون من حساب حجم المياه المُبتلَعة في كل لعقه.
كما سمح هذا النموذج للباحثين بالتنبؤ بأن القطط الأكبر ستحتاج إلى اللعق بسرعة أبطأ تصل إلى نصف تلك التي تمتلكها القطط المنزلية، وهذا ما أكده التصوير البطيء.
وبالوصول إلى لغز الشرب عند القطط، عاد “ستوكر” (Stocker) إلى عمله المعتاد في البحث عن ميكانيكا السوائل للكائنات الحية الدقيقة البحرية مثل العوالق والبكتيريا.
كتابة: سارة صلاح
مراجعة: عمر ياسر
تصميم: عمر حسن
تحرير: إسلام حمدي
