پوست خرس قطبی می تواند راز جایگزینی مواد شیمیایی "همیشگی" را در خود داشته باشد

خز سفید، پوست پر از چربی، پنجه های تیز. به نظر می رسد خرس های قطبی کاملاً با زیستگاه سرد خود در شمال سازگار شده اند.

اکنون، محققان کشف کرده اند که خرس ها یک سازگاری غیرمنتظره دیگر در قطب شمال دارند: خز چرب. این ویژگی، به طور شگفت انگیزی، ممکن است به ما در یافتن جایگزین هایی برای "مواد شیمیایی همیشگی" کمک کند، دسته ای از ترکیبات پرکاربرد که با طیف وسیعی از مشکلات سلامتی در افراد مرتبط هستند.

بر اساس مطالعه ای که روز چهارشنبه منتشر شد، ماده ای روغنی که توسط غدد موجود در پوست خرس های قطبی ترشح می شود، به جلوگیری از یخ زدن خز آنها در دماهای زیر صفر کمک می کند.

توانایی ضد یخ زدگی پوست های چرب طبیعی آنها با برخی از پیشرفته ترین الیاف ساخت بشر که با آن مواد شیمیایی پوشش داده شده اند، رقابت می کند، موادی که برای دفع روغن، گرما، آب و یخ استفاده می شوند.

محققان امیدوارند با بازآفرینی توانایی خرس ها در مقاومت در برابر یخ زدگی، جایگزین های سالم تری برای این مواد شیمیایی سمی تولید کنند.

بادیل هولست، محققی از دانشگاه برگن در نروژ که در نگارش این مطالعه منتشر شده در مجله Science Advances همکاری داشته، گفت: "اگر این کار را به روش درست انجام دهیم، این شانس را داریم که آنها را سازگار با محیط زیست بسازیم. این قطعاً الهام بخش این کار بوده است."

هولست، یک فیزیکدان، معمولاً به خرس های قطبی فکر نمی کند. اما حدود پنج سال پیش، او در حال تماشای یک برنامه تلویزیونی آلمانی بود که در آن به حیوانات قطب شمال اشاره شد که باعث شد او تعجب کند که چگونه خز آنها حتی پس از شیرجه زدن در آب عاری از یخ باقی می ماند.

پوست لغزنده آنها به عنوان شکارچیان یک مزیت بزرگ است. خرس های قطبی در نزدیکی سوراخ های موجود در یخ دریا کمین می کنند تا اینکه یک فوک ظاهر شود و - به سرعت، وعده غذایی بعدی خود را می گیرند. توانایی خرس ها در لیز خوردن روی شکم خود با کمترین اصطکاک بین خز و یخ، از متوجه شدن فوک ها جلوگیری می کند. مردم اینوئیت از پوست خرس قطبی صندل می ساختند تا در سکوت تقریباً کامل روی یخ حرکت کنند.

هولست گفت: "من فقط فکر کردم: 'خب، این شگفت انگیزه. چطور ممکنه؟'"

بنابراین هولست تیمی متشکل از دوازده دانشمند گرد هم آورد تا این معما را حل کند. او گفت: "وقتی کلمه جادویی 'خرس های قطبی' را می گویید، همه می خواهند ملحق شوند."

برای آزمایش اینکه خز حیوانات تا چه حد در برابر یخ زدگی مقاومت می کند، محققان بلوک های یخ را به نمونه هایی از خز شسته شده و شسته نشده خرس قطبی، و همچنین موی انسان متصل به پوست سر مصنوعی و تجهیزات اسکی که حاوی مواد پر و پلی فلوئوروآلکیل، معروف به PFAS هستند، فریز کردند. یکی از محققان، جولیان کارولان، از موهای خودش برای این آزمایش استفاده کرد.

کارولان، کاندیدای دکترا که مقاله را رهبری کرد، گفت: "انجام این کار خوشایند نبود. من مجبور شدم موهایم را در طول یک هفته خیلی چرب کنم، که خیلی خوب به نظر نمی رسید. سپس آن را تا جایی که می توانستم به پوست سرم نزدیک تراشیدم، که به دلیل چربی سخت بود. این همچنین باعث شد در ماه سرد ژانویه سال گذشته، کچل باشم."

خز چرب خرس و تجهیزات اسکی پر از PFAS در مقایسه با نمونه های موی چرب انسان و خز شسته شده از چربی، در برابر چسبیدن به یخ مقاومت کردند. یک تجزیه و تحلیل شیمیایی نشان داد که چربی موجود در خز خرس ها - ماده ای که دانشمندان آن را سبوم می نامند - حاوی ترکیبی از کلسترول و سایر لیپیدها است که آن را از سبوم موجود در سایر پستانداران متمایز می کند.

این دستور العمل منحصر به فرد است که باعث می شود خرس های قطبی در برابر یخ زدگی مقاومت کنند.

جف یورک، زیست‌شناسی از Polar Bears International که در این مطالعه شرکت نداشت، گفت: مطالعه جدید "آنچه را که ما که با خرس‌ها سر و کار داشته‌ایم می‌دانستیم تأیید می‌کند. وقتی آنها را روی زمین می‌آوریم و با خیال راحت آرام می‌شوند، به طرز شگفت‌آوری خشک هستند."

او افزود تا به حال، "ما مکانیسم" پشت توانایی آنها در مقاومت در برابر یخ را نمی دانستیم.

البته، به دست آوردن مقادیر قابل توجهی سبوم از خرس های قطبی، که به دلیل تهدید به انقراض به دلیل افزایش دما و کاهش یخ دریا، ممکن نیست. اما اکنون که محققان فرمول چربی خرس قطبی را می دانند، امیدوارند پوشش های بدون PFAS ساخته شده با مواد مشابه را طراحی کنند.

مانیش تیواری، استاد نانومهندسی در دانشگاه کالج لندن که در نگارش این مطالعه همکاری داشته، گفت: "این بینش و الهاماتی را برای توسعه موادی ارائه می دهد که به طور طبیعی تهیه شده و راه حلی برای مسئله دیرینه یخ زدگی بدون ایجاد آسیب ارائه می دهند."

PFAS با پیوندهای قوی بین اتم های کربن و فلوئور، برای ساخت ظروف نچسب، لباس های مقاوم در برابر آب، بسته بندی مواد غذایی، نخ دندان و انواع دیگر محصولات استفاده شده است.

اما شواهد فزاینده نشان می دهد که بسیاری از PFAS خطرات سرطان، ناباروری و سایر مشکلات سلامتی را برای افراد حتی در سطوح پایین قرار گرفتن در معرض خطر ایجاد می کنند. این مواد به دلیل ماندگاری سال ها در محیط زیست به "مواد شیمیایی همیشگی" ملقب شده اند.

حتی اگر یک کاربرد عملی سالها دور باشد، هولست، فیزیکدانی که این پروژه تحقیقاتی را تصور کرد، خوشحال است که چنین حیوانی دوست داشتنی را مورد مطالعه قرار داده است.

او گفت: "من واقعاً هیجان زده هستم که توانسته ام چیز جدیدی در مورد خرس های قطبی کشف کنم. من این یکی را پیش بینی نمی کردم."