بال‌های زنجره (جیرجیرک دشتی) با خواص ضد باکتری خود در این تابستان دانشمندان را شگفت‌زده کرده‌اند. تریلیون‌ها زنجره دوره‌ای، اعضای جنس Magicicada، پس از سال‌ها خواب زمستانی ظاهر شده‌اند و نمایشی را ایجاد کرده‌اند که برخی آن را به “آخرالزمان زنجره‌ها” تشبیه کرده‌اند.
برای بسیاری، این رویداد شگفت‌انگیز، اسرارآمیز و جادویی به نظر می‌رسد. همچنین این یک فرصت بزرگ برای کشف و نوآوری علمی است.
خواص ضد باکتری بال‌های زنجره
امسال در ایالت ایلینوی یک رویداد نادر و فوق‌العاده رخ داد. هر دو نژاد دوره‌ای ۱۳ ساله و ۱۷ ساله زنجره‌های جنس Magicicada به طور همزمان ظاهر شدند. این رویداد نادر از سال ۱۸۰۳ رخ نداده بود و برای ۲۲۱ سال دیگر هم اتفاق نخواهد افتاد.
ظهور دسته‌جمعی زنجره‌ها یک لحظه مهم برای محققان و حشره‌شناسان موسسه بکمین برای علم و فناوری پیشرفته، که یک مرکز تحقیقاتی برجسته و بخشی از دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین است، محسوب می‌شود.
این تیم به دلیل این پدیده زیست‌محیطی منحصر به فرد، تعداد بی‌سابقه‌ای از زنجره‌ها در اختیار داشتند.
با هیجان از این پتانسیل، کارشناسان تصمیم گرفتند از این زنجره‌ها برای کاربردهای تحقیقاتی نوآورانه مختلف استفاده کنند و ویژگی‌ها و رفتارهای منحصر به فرد این حشرات را بررسی کنند.
پروژه‌ها شامل علم مواد، مطالعه بال‌های زنجره برای مواد جدید و میکروب‌شناسی، بررسی میکروارگانیسم‌ها در زیستگاه‌های آن‌ها برای درک بهتر سلامت و تعاملات اکوسیستم بود.
این طیف گسترده‌ای از تحقیقات نه تنها وعده کشفیات بنیادین را می‌داد، بلکه اهمیت تنوع زیستی در نوآوری علمی را نیز برجسته می‌کرد.
ویژگی‌های غیرمعمول بال‌های زنجره
یکی از زمینه‌های حیاتی مطالعه حول ویژگی‌های غیرمعمول بال زنجره می‌چرخد. یوتائو چن، دانشجوی تحصیلات تکمیلی در موسسه بکمین که زیر نظر پروفسور ماریان آلن مطالعه می‌کند، به دنیای میکروسکوپی بال‌های زنجره پرداخته است.
“بال‌های زنجره فوق‌آبگریز هستند، به این معنی که بسیار ضدآب هستند و همچنین دارای خواص ضد باکتری بسیار عالی هستند.” چن توضیح داد که تحقیقات او بر ساخت سطوح کاربردی الهام گرفته از زنجره متمرکز است.
ویژگی‌های پنهان نانومقیاس
راز خواص جادویی بال زنجره در ویژگی‌های نانومقیاس پنهان آن نهفته است. وقتی ۱۰ هزار برابر بزرگنمایی شود، بال زنجره پیچیدگی واقعی خود را نشان می‌دهد.
آنچه به نظر می‌رسد یک سطح صاف باشد، دارای ساختارهای میکروسکوپی معروف به نانوپیلارها است. این ویژگی‌های کوچک به ویژگی‌های منحصر به فرد بال کمک می‌کنند.
این نانوپیلارها به طور یکنواخت در سراسر هر بال توزیع شده‌اند و کلید خواص فوق‌آبگریز و ضد باکتری بال‌ها هستند.
وقتی میکروب‌ها با نانوپیلارها تماس پیدا می‌کنند، دچار آسیب فیزیکی به غشاهای خارجی خود می‌شوند. این فرایند به طور مؤثری میکروب‌ها را از بین می‌برد. این مکانیسم‌های دفاعی شگفت‌انگیز موجود در بال‌های زنجره را نشان می‌دهد.
سطوح ضد باکتری الهام گرفته از زنجره‌ها
برای تقلید از این ویژگی‌های طبیعی ضد باکتری، چن از روشی پیشرفته به نام لیتوگرافی نانوایمپریشن استفاده کرد. این تکنیک امکان کپی کردن نانوپیلارهای ریز از بال‌های زنجره به نوعی پلاستیک به نام پلی‌استایرن را فراهم می‌کند.
ماده حاصل با نانوپیلارهای دقیق بافت شده است که به آن قدرت از بین بردن مؤثر باکتری‌ها را می‌دهد. این ویژگی پتانسیل ماده برای کاربردهای نوآورانه را نشان می‌دهد. می‌توان از آن برای ایجاد سطوح خودتمیزکن و ضد باکتری استفاده کرد.
آینده سطوح ضد باکتری
کار چن هنوز به پایان نرسیده است. در واقع، او قصد دارد با تکنیک‌های دیگر ساخت نیز آزمایش کند و تعاملات دینامیکی بیشتری بین باکتری‌ها و سطوح کپی شده مشاهده کند.
با از بین رفتن بیش از ۹۵ درصد باکتری‌ها در عرض ۳ ساعت توسط نانوپیلارهای کپی شده، آینده نویدبخش توسعه سطوح ضد باکتری با دوام الهام گرفته از بال حشره‌ای کوچک است.
ما از طبیعت می‌آموزیم. این جوهره طراحی الهام گرفته از زیست‌شناسی است. این ما را به عصر جدیدی از کشف علمی و همچنین نوآوری فناوری هدایت می‌کند.
با جادوی زنجره به عنوان الهام‌بخش ما، چه چیزی ممکن است بعدی کشف کنیم؟
اهمیت فرهنگی زنجره‌ها
در ژاپن، زنجره‌ها به دلیل آوازهای ملودیک خود که بخشی از جشنواره‌های تابستانی است، گرامی داشته می‌شوند. حضور آن‌ها اغلب با شعر و تفکر درباره زیبایی گذرای زندگی مرتبط است.
به طور مشابه، در فرهنگ‌های بومی آمریکایی، زنجره‌ها به عنوان نمادهایی از استقامت و پشتکار دیده می‌شوند که چرخه زندگی شگفت‌انگیز آن‌ها را بازتاب می‌دهد.
علاوه بر این، زنجره‌ها موضوعات کنجکاوی علمی و مطالعه زیست‌محیطی شده‌اند. چرخه‌های زندگی منحصر به فرد آن‌ها، که شامل دوره‌های طولانی خواب و سپس ظهور زنده است، بینش‌هایی درباره تعادل اکولوژیکی و تأثیرات تغییرات اقلیمی ارائه می‌دهد.
همان‌طور که محققان به مطالعه زنجره‌ها ادامه می‌دهند، اهمیت فرهنگی و علمی آن‌ها ارتباطات بین زندگی و طبیعت را برجسته می‌کند.
