علماء يحولون ريش الطاووس إلى ليزر بيولوجي دقيق باستخدام صبغة فلورية

لطالما أذهلت الألوان الزاهية والبُنى المعقدة في ريش الطاووس العلماء، لكن دراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature كشفت عن خاصية مذهلة وغير متوقعة: قدرة ريش الطاووس على العمل كمصدر ليزري بيولوجي عند معالجته بصبغة فلورية معروفة تُدعى رودامين 6G (Rhodamine 6G).

هدف الدراسة

أجرى البحث فريق علمي من عدة جامعات أمريكية، وركّز على سلوك الشقيرات الدقيقة (Barbules) الموجودة في “عين” ريش الذيل، وهي المسؤولة عن اللمعان المميز للريش، عند معالجتها بصبغة رودامين 6G.

كان الهدف هو معرفة ما إذا كان الضوء المنبعث من هذه الشقيرات المصبوغة يمكن أن يكشف عن البنية البيولوجية الداخلية، وما إذا كانت البلورات الضوئية الطبيعية في الريش قد تعمل كنظام تغذية راجعة لإنتاج أشعة الليزر.

تفاصيل التجربة

• تم الحصول على ريش طاووس طبيعي، وتقطيعه بعناية لعزل مناطق “العين”.

• تم ترطيب وتجفيف هذه المناطق المتعددة بشكل متكرر بمحلول يحتوي على صبغة R6G.

• تم استخدام نبضات ليزر أخضر لتسليط الضوء على الريش.

• تم جمع الضوء المنبعث باستخدام مقياس طيف متخصص.

ملاحظة مهمة:

لم يُظهر الريش أي سلوك ليزري بعد أول تلوين فقط، بل تطلّب عدة دورات من الترطيب والتجفيف. وهذا يشير إلى أن الصبغة يجب أن تخترق بعمق إلى داخل الشقيرات وربما تغيّر من بنيتها الدقيقة.

نتائج مذهلة: إصدار ليزري ثابت في جميع ألوان الريش

عند تسليط الليزر على مناطق مختلفة من عين الريش – سواء كانت زرقاء، خضراء، صفراء، أو بنية – لاحظ الباحثون قمم إشعاع ليزرية حادة عند أطوال موجية 574 نانومتر و583 نانومتر.

هذا الانبعاث تكرر في جميع العينات، مما يدل على تأثير ثابت يمكن الاعتماد عليه.

استبعاد “الليزر العشوائي”:

من خلال تحليل الطيف، استبعد الباحثون أن يكون الانبعاث من نوع الليزر العشوائي، والذي يتميز بانبعاث غير متوقع في بيئات عشوائية. بل كان هناك نمط ثابت مما يشير إلى وجود بنية داخلية منظمة.

الآلية المقترحة: تنظيم متوسط في البنية الحيوية

• توصل الباحثون إلى أن الليزر لا ينتج عن ترتيب بلوري طويل المدى أو انعكاسات دائرية، كما في أوضاع “قاعة الهمس”.

• بل يعود السبب إلى وجود بنية شبه منتظمة على المستوى المتوسط (Mesoscale) داخل الشقيرات، تظهر فقط بعد التلوين المتكرر.

هذه النتائج تشير إلى أن المواد الطبيعية المتعددة البلورات يمكنها، عند معالجتها بشكل صحيح، أن تكشف عن انتظام داخلي مخفي من خلال انبعاث ليزري دقيق.

إمكانيات تطبيقية مستقبلية

رغم أن التطبيقات العملية لا تزال في مرحلة التخيّل، إلا أن هذه النتائج تمهّد الطريق لطرق جديدة لفحص المواد الحيوية.

يمكن استخدام هذه التقنية يومًا ما لـ:

• استكشاف التنظيم الداخلي للأنسجة الحيوية.

• تطوير ليزرات بيولوجية متوافقة وآمنة للاستخدام داخل جسم الإنسان في مجالات مثل التصوير، الاستشعار، والعلاج.

أوضح ناثان داوسون من جامعة فلوريدا بوليتكنك أن هذه الدراسة قد تؤدي إلى تصميم ليزرات متوافقة حيويًا للاستخدام الطبي.