دليل العلوم الصيفية: عندما تلتقي موجة حرّ تصل إلى 40 درجة مئوية بالتجارب الجزيئية

استمرت درجات الحرارة المرتفعة في معظم أنحاء الصين مؤخرًا. في 24 يوليو، أصدر مرصد شاندونغ الإقليمي للأرصاد الجوية إنذارًا أصفر بارتفاع درجات الحرارة، متوقعًا درجات حرارة "شبيهة بحمامات الساونا" تتراوح بين 35 و37 درجة مئوية (111-133 درجة فهرنهايت) ورطوبة نسبية تصل إلى 80% خلال الأيام الأربعة المقبلة في المناطق الداخلية. وتقترب درجات الحرارة في أماكن مثل توربان في شينجيانغ من 48 درجة مئوية (111-133 درجة فهرنهايت). أما ووهان وشياوغان في هوبي، فتخضعان لإنذار برتقالي، حيث تتجاوز درجات الحرارة 37 درجة مئوية في بعض المناطق. في ظل هذه الحرارة الشديدة، يشهد العالم المجهري تحت سطح الماصات اضطرابات غير عادية، إذ تتأثر استقرار الأحماض النووية ونشاط الإنزيمات والحالة الفيزيائية للكواشف بشكل طفيف بفعل موجة الحر.

أصبح استخلاص الأحماض النووية سباقًا مع الزمن. فعندما تتجاوز درجة الحرارة الخارجية 40 درجة مئوية، حتى مع تشغيل مكيف الهواء، غالبًا ما تبقى درجة حرارة طاولة العمليات فوق 28 درجة مئوية. في هذه الحالة، تتحلل عينات الحمض النووي الريبوزي (RNA) المتروكة في الهواء الطلق بأكثر من ضعف سرعة تحللها في فصلي الربيع والخريف. في عملية الاستخلاص باستخدام الخرز المغناطيسي، يتشبع المحلول المنظم موضعيًا نتيجة لتسارع تبخر المذيب، مما يؤدي إلى ترسب البلورات بسهولة. وتتسبب هذه البلورات في تقلبات كبيرة في كفاءة استخلاص الأحماض النووية. في الوقت نفسه، يزداد تبخر المذيبات العضوية. فعند 30 درجة مئوية، تزداد كمية تبخر الكلوروفورم بنسبة 40% مقارنةً بـ 25 درجة مئوية. أثناء التشغيل، من الضروري التأكد من أن سرعة الرياح في خزانة التهوية لا تتجاوز 0.5 متر/ثانية، واستخدام قفازات النتريل للحفاظ على فعالية الحماية.

تواجه تجارب تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) اضطرابات حرارية أكثر تعقيدًا. فالكواشف، مثل إنزيم Taq وإنزيم النسخ العكسي، حساسة للغاية للتقلبات المفاجئة في درجة الحرارة. وقد يتسبب تكثف الرطوبة على جدران الأنابيب بعد إخراجها من مجمد بدرجة حرارة -20 درجة مئوية في فقدان أكثر من 15% من نشاط الإنزيم إذا دخل إلى نظام التفاعل. كما يمكن أن تُظهر محاليل dNTP تدهورًا ملحوظًا بعد 5 دقائق فقط من تعرضها لدرجة حرارة الغرفة (أكثر من 30 درجة مئوية). وتتأثر كفاءة تشغيل الجهاز أيضًا بارتفاع درجات الحرارة. فعندما تكون درجة حرارة المختبر المحيطة أعلى من 35 درجة مئوية، ويكون مجال تبديد الحرارة لجهاز PCR غير كافٍ (أقل من 50 سم من الجدار)، فقد يصل فرق درجة الحرارة الداخلية إلى 0.8 درجة مئوية. ويمكن أن يؤدي هذا التباين إلى انخفاض كفاءة التضخيم على حافة صفيحة 96 بئرًا بأكثر من 40%. لذا، يجب تنظيف مرشحات الغبار بانتظام (إذ يقلل تراكم الغبار من كفاءة تبديد الحرارة بنسبة 50%)، وينبغي تجنب استخدام مكيفات الهواء المباشرة. علاوة على ذلك، عند إجراء تجارب تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) طوال الليل، تجنب استخدام جهاز PCR كـ"ثلاجة مؤقتة" لتخزين العينات. فالتخزين عند درجة حرارة 4 درجات مئوية لأكثر من ساعتين قد يتسبب في تكثف الرطوبة بعد إغلاق الغطاء الساخن، مما يؤدي إلى تخفيف محلول التفاعل واحتمالية تآكل الأجزاء المعدنية للجهاز.

في مواجهة تحذيرات ارتفاع درجات الحرارة المستمرة، ينبغي على المختبرات الجزيئية اتخاذ إجراءات وقائية. يجب تخزين عينات الحمض النووي الريبوزي (RNA) الثمينة في الجزء الخلفي من مجمد بدرجة حرارة -80 درجة مئوية، مع تقييد الوصول إليها خلال فترات ارتفاع درجات الحرارة. إن فتح باب مجمد بدرجة حرارة -20 درجة مئوية أكثر من خمس مرات يوميًا سيزيد من تقلبات درجات الحرارة. تتطلب الأجهزة التي تولد حرارة عالية مساحة تهوية لا تقل عن 50 سم من الجانبين والخلف. علاوة على ذلك، يُوصى بإعادة تنظيم مواعيد التجارب: من الساعة 7:00 إلى 10:00 صباحًا للعمليات الحساسة لدرجة الحرارة مثل استخلاص الحمض النووي الريبوزي (RNA) وتحميل تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي (qPCR)؛ ومن الساعة 1:00 إلى 4:00 مساءً للأعمال غير التجريبية مثل تحليل البيانات. يمكن لهذه الاستراتيجية أن تمنع بشكل فعال تداخل ارتفاع درجات الحرارة مع الخطوات الحاسمة.

تُعدّ التجارب الجزيئية خلال موجة الحر اختبارًا للمهارة والصبر على حدٍ سواء. ففي ظلّ شمس الصيف الحارقة، قد يكون من الأنسب وضع الماصة جانبًا وإضافة صندوق إضافي من الثلج إلى العينات لتبريد الجهاز بشكل أفضل. إنّ مراعاة تقلبات درجات الحرارة هي أهمّ ما يُميّز العمل المخبري خلال أشهر الصيف اللاهبة، ففي حرارة الصيف التي تصل إلى 40 درجة مئوية، تحتاج حتى الجزيئات إلى بيئة عازلة مُحكمة الحماية.