السرنديبيه (اكتشافات علمية بـالصدفة) بقلم ا.د. محمد لبيب سالم

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ الرَّحِيم

يقدر الخبراء أن بين 30 الى 50 في المائة من الاكتشافات العلمية تحصل عن طريق الخطأ ويطلق مصطلح Serendipity علي الإكتشافات العلمية الكبيرة والتي تم اكتشافها بالصدفة وغيرت في تاريخ البشرية وكثير من هذه الإكتشافات التي جاءت بالصدفة أعقبه تفكر وتدبر في ما وراء الملاحظة ثم إيجاد قانون يعمم بناءا علي هذه الملاحظة. ومن أشهر هذا النوع من الإكتشافات العلمية قانون الطفو لأرشميدس والذي توصل إليه من ملاحظته تناسب حجم الماء مع حجم الجسم المغمور في الإناء المملوء بالماء وكذلك قانون الجاذبية لنيوتن والذي توصل إليه بعد ملاحظته لسقوط التفاحة.

انزيم ضد الغليان (١٩٦٩)

علي مستوي الاكتشافات العلمية علي المستوي الجزيئي , فهناك اكتشاف كبير أدي إلي تطور هائل في التكنولوجيا المعروفة بالبلمرة المتسلسلة والتي لها تطبيقات عديدة وهامة في التشخيص وأبحاث البيولوجيا الجزيئية وصناعة العلاجات المبنية علي الهندسة الوراثية للجينات والبروتينات. ففي عام ١٩٦٩ وعندما كان يجلس باحث صغير يدعي "ثوماس بروك" يدرس الدكتوراه يتأمل المياه في متنزه عبارة عن محمية طبيعية كبيرة في ولابة يومنج بأمريكا لاحظ خيط بكتيري عائم علي سطح بئر من الماء تصل درجة حرارته فوق ٨٠ درجة مئوية وقد تصل إلي درجة الغليان. وتعجب الطالب من ذلك فكيف لمخلوق صغير مثل هذه البكتيريا أن تحمل هذه درجة الحرارة هذه. ولكن بالتفكير المنطقي والعلمي افترض وجود إنزيم في البكتيريا وراء هذه الظاهرة وأن هذا الإنزيم نفسه لا بد وأن يتحمل درجات الحرارة العالية حتي ١٠٠ درجة مئوية. ولم يتردد الطالب كثيرا في فصل هذا الإنزيم والذي تم استخدامه بعد ٢٠ عاما فيما بعد في تفاعلات سلسلة البلمرة PCR والتي يتم فيها تضاعف النسخ الجيني لجين معين من خلال عدة خطوات متتالية تنقل فيها أنبوبة الإختبار من مستويات مختلفة من درجات الحرارة التي لا بد منها لتضاعف الجين. وكانت هذه التفاعلات تتم في حمامات مائية كل حمام مائي بدرجة حرارة مختلفة وكل مرة يضاف كمية جديدة من الانزيم بعد تكسيره في التفاعل السابق مما يجعل هذه التجربة مرهقة جدا مجهودا ووقتا بالإضافة إلي عدم دقة النتائج.

وبعد ٢٠ عاما من إكتشاف هذا الإنزيم الذي فصله توماس بروك استطاع البحاث الأمريكي الكبير كاري موليس عام ١٩٨٤ والذي كلن يعمل في شركة "سيتس للتكنولوجيا" أن إضافة هذا الإنزيم مرة واحدة في أنبوبة الإختبار دون الحاجة إلي إضافته بعد كل مرة من تسخين الحامض النووي في الحمام المائي. وبعد ثلاث سنوات ووفي عام ١٩٨٧ تم تطوير جهاز واحد يوضع فيه أنبوبة التفاعل لتغيير درجات الحرارة أوتوماتيكيا في وجود هذا الإنزيم. وبفضل هذا الإنزيم حصل موليس علي جائزة نوبل للسلام عام ١٩٩٣ بسبب قدرته هو وفريقه البحثي علي فصل هذا الإنزيم وتنقيته وإثبات فاعليته في تفاعل البلمرة المتسلسلة. وكانت هذه أول مرة يحصل باحث يعمل في شركة وليس مؤسسة بحثية غير هادفة للربح علي جائزة نوبل للسلام في الكيمياء. وقد تم تسمية عام ١٩٨٥ بإسم هذا الإنزيم بسبب وصول عدد الأبحاث التي استخدمت البحث الذي تم نشر هذا الإنزيم في مراجعها إلي ٣٪ من إجمالي الأبحاث المنشورة.

وهناك نوع آخر من الإكتشافات التي جاءت بمحض الصدفة والتي توصل إليها العلماء نتيجة خطأ في إجراء التجارب. ومن أشهر هذه الإكتشافات الزجاج والذي تكون فجأة عندما أخطأ باحث مبتدأ في خطوات تحضير تفاعل كيميائي معين ثم وقوع نتائج هذا التفاعل علي الأرض ليفاجئ الباحث بتكوين طبقة صلبة شفافة. وعندما عرض الطالب هذه النتائج وما حدث علي أستاذه طلب منه إعادتها بنفس ظروف التجربة حسب ما تم تدوينه من خطوات وملاحظات في كشكول المعمل. وبالفعل تكون الزجاج كل مرة تعاد فيها التجربة بنفس الخطأ الغير مقصود. ومن هما نشأت صناعة الزجاج علي صدفة إكتشاف علمي لم يخطط له بل جاء نتيجة خطأ وصدفة. وبنفس الأسلوب تم اكتشاف الزجاج الآمن. فقبل عام 1909 كان زجاج السيارات يصنع من مادة رقيقة للغاية مما كان يمثل خطرا باحتمال تعرض الزجاج للكسر وتناثره في وجه الركاب . ولكن وبالصدفة البحته وجد الفنان وعالم الكيمياء الفرنسي إدوارد بينيدكتس حلاً للمشكلة في مختبره في عام 1909 عندما وقعت قارورة مصنوعة من الزجاج في المختبر ولاحظ أنها لم تنكسر. وعندما فحصها وجد أن القارورة كانت مغلفة من الداخل بمادة البلاستيك التي منعت تناثر القطع مما جعله يفكر في صناعة الزجاج بعد خلطة بالبلاستيك.وعرض بينيدكتس اكتشافه على شركات تصنيع السيارات، ولكنها رفضت فكرته في البداية، بسبب ارتفاع التكاليف ولكنها في النهاية وصلت تلك الفكرة إلي صناعة زجاج السيارات الحديثة حتى اليوم.

والمثال الآخر هو إكتشاف مايسمي بالبلوميرات الصلبة والتي تكونت بالصدفة عندما حدث خطأ في إجراء تفاعل كيميائي عضوي من باحث شاب والذي أيضا أطلع أستاذه الأمريكي ألان هاجار علي ما حدث بالضبط أثناء التفاعل. وعندما تم إعادة التجربة بكل ظروفها بما فيها الخطأ توصل الباحث لنفس النتيجة. ونتيجة لهذا الكشف الهام حصل الفريق البحثي علي جائزة نوبل للسلام في الكيمياء عام ٢٠٠٠ . وبناءا علي هذا الإكتشاف الكبير تشأت صناعة جديدة للمواد الصلبة من مواد عضوية تشبه نواتج التفاعلات الغير عضوية.

وهناك العديد من الإكتشافات الأخري التي تمت بمحض الصدفة ومنها إكتشاف البنسيلين والكوكاكولا, فرن المايكروويف, مادة الأنيلين (الصبغة البنفسجية اللون), أعواد الكبريت , البلاستيك , الزجاج الآمن, الأشعة السينية, رقائق البطاطس المقرمشة, دواء الفياجرا وغيرها.

الفوسفور المشع (1675)

في حوالي عام 1675 قام العالم الكيميائي “هينينغ براند” من ألمانيا بالاحتفاظ بخمسين دلو من البول في قبوه آملاً يوماً ما بالحصول على خدعة علمية تحول هذا السائل إلى ذهب، وفي الواقع فإنه كان بانتظار اكتشاف “حجر الفيلسوف “ الذي قيلت عنه الشائعات بأنه قادر على تحويل العديد من المعادن العادية إلى معادن ثمينة. فبعد طول انتظار قرر هينينغ أن يخوض التجربة بنفسه ويقوم ببعض التجارب على تلك القوارير التي تحمل العديد من المعادن السائلة داخلها. وبالفعل قام بتسخين بعض البقايا الناتجة عن البول المغلي إلى أن أصبح الوعاء الحاوي للسائل أحمر اللون مع تدفق باقي السائل خارج الوعاء والذي كان يعطي حينها بعضاً من الضوء، وعلى حد تعبيره فإنه قد وجد في المادة النهائية أنه إذا ما بقيت في وعاءٍ مغطى تبقى محافظةً على ذلك اللون الأخضر الشاحب الذي نعرفه اليوم بالفوسفور وهي كلمة إغريقية الأصل تعني “حامل الضوء”.

الكبريت (1826)

اكتشف العالم البريطاني جون والكر في العام 1826 عود الكبريت عن طريق الصدفة عندما ترك مواد كيميائية على عود من الخشب كان يستخدمه لمزج أنواع مختلفة من هذه المواد ولكن تسببت هذه المواد بإشتعال النار عندما حاول والكر إزالتها عن عود الخشب. وبسبب هذه الملاحظة قام والكر بتصنيع وتسويقه ولكن تم تصنيعه من الكرتون.

مادة الأنيلين (الصبغة البنفسجية اللون) (1850)

قبل عام 1850 كانت ألوان صبغات الملابس تستخرج من المواد الطبيعية مثل الحشرات، والمعادن، والنباتات، ولكن للأسف كانت الألوان تبهت وتفقد بريقها بسرعة. وأثناء البحث عن إيجاد دواء لتحسين حال مرضى الملاريا بتطوير مادة الكينين وهي مادة شديدة المرارة كانت تستخدم لعلاج مرض الملاريا , اكتشف طالب الكيمياء ويليام بيركنز في العام 1856 كيفية إنتاج الصبغة البنفسجية من مادة الكينين .

رقائق البطاطس المقرمشة (1853)

في عام 1853، حاول الطاهي جورج كروم إغاظة أحد زبائنه بسبب تذمره من سماكة شرائح البطاطا المقلية. وعمد كروم إلى تقطيع البطاطا إلى شرائح رقيقة للغاية، وأضاف عليها الكثير من الملح. ولكن الزبون، أعجب بطبق البطاطا الجديد، فكانت تلك بداية شهرة رقائق البطاطا المقرمشة.

الأشعة السينية (1895)

في عام 1895 اكتشف الفيزيائي الألماني "ويلهلم رونتجن" الأشعة السينية عندما اكتشف أن أشعة الكاثود غير المرئية سببت تأثير مشع على قطعة من الورق مغطاة بمادة باريوم بلاتينوكيانيد وبدأت تشع في الغرفة. وأطلق على هذا الإكتشاف اسم "الأشعة السينية.

مادة البلاستيك (1907)

رغم أن مادة البلاستيك في البداية كانت تعتمد على المواد العضوية، إلا أن العالم الكيميائي ليو بايكلاند اخترع مادة بلاستيك في العام 1907 مصنوعة من مواد اصطناعية. ومزج بايكلاند مادة الفورمالديهايد والفينول، وعرض المواد لدرجة حرارة مرتفعة، مما أسفر عن عدم ذوبانها.

البنسلين (1929)

اكتشف عالم الجراثيم الكسندر فلمينج مادة البنسيلين في العام 1929، وذلك بعدما ترك وعاءاً بلا غطاء مليئ بالبكتيريا في مختبره لفترة من الزمن، مما أدى إلى تكون طبقة من العفن غطت الوعاء، متسببة بالتخلص من غالبية البكتيريا الموجودة. وكان ذلك بداية عصر أدوية المضادات الحيوية.

التيفلون (التيفال) (1938)

في عام 1938 كان الكيميائي ” روي بلونكيت “ أحد الخبراء لدى شركة DuPont الكيميائية، يجري العديد من الأبحاث التي تهمه وتهم الشركة بشكل عام، في إحدى الأيام ترآءا لباله فكرة دمج مادة ((TFE Tetra fluoroethylenمع حمض الهيدروليك على أمل أنه سيخلق تبريداً أفضل وفقاً لما درسه نظرياً. ولهذا الغرض قام بـجمع تلك العناصر وتشكيل خليطة جديدة قام بتخزين حوالي 20 كيلو غرام منها في حاويات أسطوانية مضغوطة. ولكن وبعد برهة زمنية من التبريد المتوسط لتلك الحاويات، قام "روي بلونكيت “ بفتح الأسطوانات ليجد أنها فارغة تماماً. في بادئ الأمر اعتقد "روي “أن أحد ما قد قام بانتزاع تلك المادة لغرض ما إلا أن هذه الأسطوانات قد بدت أثقل بكثير من ذي قبل. أعاد روي التجربة على مجموعة من الأسطوانات الأخرى ليجد أن الغاز الناتج قد تحول إلى مسحوق بوليمر أبيض سمي بمادة PTFE يحمل أربعة خصائص رئيسية وهي أنه شديد الالتصاق، ممانع للتآكل، مستقر كيميائياً، درجة انصهاره عالية جداً. ومن هنا قام المكتشف بلونكيت بتسمية مادته بالتفلون، وفي عام 1954 سخّر المهندس الفرنسي ” مارك غريغوار “ تلك المادة لأول مرة بصناعة أوعية طهي مغطاة بالتفلون مانع الالتصاق، وتعد “ Tefal “فرنسية المنشأ أشهر هذه الشركات المتخصصة بتلك الصناعة.

فرن المايكروويف (1945)

اكتشفت الشركة الأمريكية "رايثيون" فرن المايكروويف خلال فترة الأربعينيات من القرن الماضي، بعدما لاحظ المهندس بيري سبنسر، خلال عمله في شركة الفضاء والدفاع الأمريكي "رايثيون" على الأنابيب المغناطيسية الحربية علي بحثه في تطوير الرادار ، أن قطعة من الشيكولاتة انصهرت في جيبه بسبب ذبذبات المايكروويف. وهنا أدرك المهندس ” سبنسر" أن ابتكار جهاز المايكرويف سوف يجعل الطعام ساخن بطريقة مميزة لكنه لم يكن ليعرف الطريق له دون الصدفة ليصرف النظر عن مشروعه الحربي ويتجه إلى تجربة الأمواج مجدداً على الفشار والبيضة التي انفجرت بين يديه بعد تسليط الموجات بشكل مباشر نحوها. وبفضل هذا الاكتشاف فقد تم في عام 1945 اختراع المايكرويف رسمياً. قمنز هذا الوقت عمد سبنسر إلى تطوير "علبة" للطبخ وأطلق أول فرن مايكروويف للإستخدام المنزلي في عام 1967 ليحتل مكانا رئيسيا في معظم المنازل هذه الأيام.

دواء الفياغرا (1991)

اكتشفت تلك الحبة الزرقاء عن طريق الخطأ من قبل مجموعة من علماء شركة ” فايزر" أثناء اختبار مادة سيلدنافيل Sildenafil وهي المادة النشطة في عقار الفياغرا حيث أن لها قدرة عالية في خفض ضغط الدم وفي محاولة من الباحثين لاستخدام هذه المادة في علاج أمراض القلب وارتفاع ضغط الدم ، اكتشفوا فعالية هذه المادة في المساعدة على الحد من العجز الجنسي لدى الرجال فأثناء اجراء التجارب السريرية علي المتطوعين وجد العلماء أن معظم الأفراد الذين تطوعوا لتجربة العلاج لم يرغبوا في التخلي عن تلك الجرعات ، ليس لجانب إدماني أو علاجي على الإطلاق بل لما وجدوه من آثار جانبية مرحّب بها من زيادة الرغبة الجنسية ، والتي أكسبت العقار شهرته بعيداً عن السبب الطبي الحقيقي.

البارود

في أحد أيام القرن التاسع للميلاد كان مجموعة من الرهبان بصدد البحث عما يسمى “أكسير الحياة” واستخراجه من نترات البوتاسيوم، الكبريت، والعسل الطبيعي المجفف، لا أدري من أين أتو أساساً بهكذا وصفة لإحيائنا لكنها بنهاية المطاف قد خرجت بإكسير مخزي لما أمِلوا به وهو أكسير الموت “البارود“. كما نعلم في الوقت الحاضر فإن البارود يستخدم في معظم القذائف المدفعية والذخائر الحربية حتى في رسم الوشوم على البشرة، فمن يتوقع من مشروع لأكسير الحياة بأن يذهب نحو البارود العدو الأول لها.

الغراء اللاصق (1942)

تم اكتشاف ذلك اللاصق الخارق أو ما يعرف به بالغراء الفوري عام 1942 من قبل الدكتور “هاري كوفر” فيما كان يعمل على صناعة مواقع بلاستيكية خاصة بالأسلحة ليستخدمها الجنود أثناء الحرب العالمية الثانية. ولكن في إحدى محاولاته ظهر بين يديه مادة شديدة الالتصاق ” الغراء “ لكن بالنظر إلى انعدام وجود أي فائدة منه أثناء العمل على البحث الرئيسي فقد تخلى هاري عن ذلك الابتكار دون العلم بمدى قيمته المستقبلية. وبعد تسع سنوات من اكتشاف المنتج وانقضاء الحرب العالمية، أصبح هاري مشرفاً على البحث في المشروع الذي تركه منذ سنين عديدة، وقام على تطويره اثناء العمل لدى"ايستمان كوداك "مؤسس منتجات كوداك للتصوير. وقد صرّح هاري في إحدى مقابلاته أن اكتشافه للغراء كان عن طريق الصدفة وأن هذه المرة لن يترك الاختراع للنسيان ولن يتجاهل إمكانياته على الإطلاق.

قماش الكيفلر (المقاوم للرصاص)

في عام 1964 كانت تسعي"ستيفاني كوليك" لخلق ألياف خفيفة وأكثر مقاومة لصناعة الإطارات بجيل جديد، لكنه قد قدِّر لشيءٍ آخر الخروج إلى الأرض بدلاً من تلك الإطارات، كانت ستيفاني حينها مشغولةً بخلط البوليمرات و الجزيئات الكيميائية القادرة على إظهار نتائج قريبة من الفكرة الأساسية ، لذلك أمضت أياماً عديدة في خلط العناصر الصناعية و إخضاعها إلى فحوصات معينه لدراسة ردود الأفعال ، إلى أن وضعت إحدى تلك الخلائط على الـ “Die” للاختبار (وهي قطعة معدنية أسطوانية الشكل ، مثقبة من الأسفل ، وتستعمل في نسج الألياف من الحرائر الصناعية). وهنا ظهرت نتائج مفاجئة جداً فبدلاً من تكوين نسيج واحد متماسك , انفصل النسيج إلى طبقتين مختلفتين ، الأولى كانت صفراء اللون و صافية أما الأخرى فقد خرجت بلون سحابي لامع وثخانة رقيقة. عندما ظهرت لستيفاني هذه النتيجة الغريبة اكتشفت أن هذه النسج اللامعة تحمل عوامل مقاومة كبيرة جداً على صناعة إطارات تقليدية ، وبعد مرور عشرة سنوات من تلك الظاهرة تمت تسميه هذا النسيج بالكيفلر “Kevlar” وأثبت أنه يضاهي قوة الفولاذ بخمسة مرات وتم توجيه صناعته إلى الدروع الواقية من الرصاص بدلاً من العجلات.

وهكذا نري ان الصدف في البحث العلمي لها دور كبير سواء كانت عن طريق ملاحظة شيئا غريبا عن المعتاد أو نتيجة خطأ في التجربة أدي إلي نتائج أيضا غريبة. ولذلك يجب علي الباحث أن يسجل كل بنود التجربة في كشكول المعمل حتي يمكن الرجوع اليه في حالة اكتشاف شيئا غريبا يراد التأكد منه كما رأينا في معظم اكتشافات الصدفة المذكورة أعلاه والتي ادت إلي تطور علمي وتكنولوجي كبير لم يكن مقصودا .

خالص الشكر للـ / ا.د. محمد لبيب سالم