أول إنشاء ناجح لشجرة متوهجة متعددة الألوان في الظلام

ابتكر فريق من الباحثين الصينيين نباتات تتوهج بألوان متعددة، بأعلى كثافة مُشاهدة على الإطلاق. ويطمح الفريق إلى ابتكار أنظمة إضاءة ليلية باستخدام النباتات المُضيئة حيويًا.

قد تبدو النباتات التي تُصدر ضوءًا كافيًا للرؤية بوضوح على طريق مظلم ضربًا من الخيال العلمي أو الأساطير. لكن في الواقع، ابتكر علماء أمريكيون نباتًا يُصدر ضوءًا أخضر خافتًا. حتى أن هذا النبات طُرح تجاريًا.

ومؤخرا، ذهبت مجموعة من الباحثين الصينيين إلى أبعد من ذلك عندما أعلنوا أنهم نجحوا في خلق نباتات قادرة على إصدار ضوء متعدد الألوان، بأكبر كثافة ضوء على الإطلاق.

قال عالم الأحياء شوتينغ ليو، المحاضر في جامعة جنوب الصين الزراعية في قوانغتشو والمؤلف المشارك للدراسة المنشورة في 27 أغسطس/آب في مجلة "ماتر": "تخيلوا عالمًا كما في فيلم أفاتار، حيث تُنير الأشجار المتوهجة النظام البيئي بأكمله. نريد أن نجعل هذه الرؤية حقيقة واقعة باستخدام مواد متوفرة بالفعل في المختبرات. تخيلوا يومًا تحل فيه الأشجار المتوهجة محل إنارة الشوارع".

لإنتاج هذا النبات المتوهج، حقن ليو وزملاؤه جسيمات نانوية من ألومينات السترونشيوم في سيقان نبات إيشيفيريا ميبينا. ألومينات السترونشيوم مادة شائعة الاستخدام في الألعاب المتوهجة، وتتميز بخاصية امتصاص الضوء ثم إصداره تدريجيًا.

وتختلف طريقة العلماء الصينيين تمامًا عن تقنية تحرير الجينات التي ابتكرتها مجموعة بحثية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT - الولايات المتحدة الأمريكية).

بحقن الجسيمات النانوية في النباتات بدلًا من تعديلها وراثيًا، تمكن الفريق من إنتاج نباتات تتوهج بألوان متنوعة، منها الأحمر والأزرق والأخضر. في التجارب السابقة، كان الضوء المنبعث من النباتات أخضر فقط، نظرًا لخصائصها الطبيعية.

قال ليو لشبكة CNN: "يُعد تعديل الجينات نهجًا مثيرًا للاهتمام، لكننا استلهمنا من بعض المواد غير العضوية التي تُشحن بالضوء ثم تتوهج تدريجيًا. كانت هناك أيضًا محاولات سابقة لهندسة نباتات متوهجة، مما أدى إلى مفهوم الإضاءة بالنباتات، حتى إنارة الشوارع المصنوعة منها. لذا، هدفنا هو دمج مواد مضيئة متعددة الألوان في النباتات لتخزين الضوء لفترة طويلة. هذا أيضًا يتغلب على محدودية اللون ويوفر طريقة لتخزين الضوء وإصداره بشكل مستقل عن عملية التمثيل الضوئي".

أظهر الفريق إمكانات بحثهم الجديد ببناء جدار من 56 نبتة عصارية. كان الضوء المنبعث منها قويًا بما يكفي ليتمكن الناس من رؤية الحروف والصور بوضوح، وحتى أجساد الأشخاص الواقفين على بُعد حوالي 10 سم من النباتات.

بعد حقن النبات بألومينات السترونشيوم وتعريضه لأشعة الشمس لبضع دقائق، يتوهج لمدة تصل إلى ساعتين. ورغم أن الضوء يتلاشى مع مرور الوقت، إلا أنه لا يزال من الممكن إعادة شحن النبات عدة مرات من خلال التعرض لأشعة الشمس. وصرح ليو بأن تأثير حقن ألومينات السترونشيوم يدوم طويلًا. فبعد خمسة وعشرين يومًا من الحقن، ظلت أوراق العصاريات متوهجة عند تحفيزها بالأشعة فوق البنفسجية، حتى بعد ذبولها.

يتوهج هذا النبات العصاري بقوة في الظلام، كافية لإضاءة الأشخاص القريبين منه. (المصدر: CNN)

للتغلب على خطر تحلل ألومينات السترونشيوم وإضرارها بالنباتات، طوّر الفريق طلاءً كيميائيًا يُغلّف المادة. وفي دراسة أخرى نُشرت في مجلة Nature Biotechnology، أظهر العلماء أيضًا أن إدخال البيانات الجينية من الفطريات المضيئة حيويًا في النباتات سيجعلها تتوهج بشدة، مما يُشير إلى إمكانية إنشاء "نظام إضاءة مستدام وفعال".

مع ذلك، لا يُبدي الجميع تفاؤلاً بشأن إمكانية استخدام الأشجار للإضاءة. يقول البروفيسور جون كار، خبير علوم النبات بجامعة كامبريدج بالمملكة المتحدة: "أُعجبتُ بالبحث. إنه مثير للاهتمام. لكنني أعتقد أنه يتجاوز قدراتنا الحالية قليلاً، وربما يكون مُفرطاً بالنسبة للأشجار". ويضيف: "كما أن الأشجار لا تُصدر سوى كمية محدودة من الطاقة، لذا لا أعتقد أنها ستحل محل إنارة الشوارع في المستقبل القريب".

اعترف ليو نفسه بأن النباتات المتوهجة التي ابتكرتها المجموعة "لا تزال بعيدة كل البعد عن تحقيق قدرات إضاءة حقيقية" لأن شدة توهجها ضعيفة جدًا بحيث لا تُناسب التطبيقات العملية. بالإضافة إلى ذلك، تواصل المجموعة تقييم سلامة الجسيمات المتوهجة عند ملامستها للنباتات الخضراء، وكذلك الحيوانات.

في الوقت الحالي، تعتقد ليو أن الشجرة المضيئة التي صممتها حديثًا لا تصلح إلا للزينة أو كإضاءة ليلية فنية. لكنها تأمل في زيادة مستوى الإضاءة مستقبلًا، ومعالجة مخاوف السلامة، لإنشاء حدائق جميلة ذاتية الإضاءة ليلًا.

في الطبيعة، لم يعثر العلم بعد على نباتات خضراء متوهجة كالتي وُصفت في فيلم أفاتار. ظاهرة "الأشجار المتوهجة" التي نراها أحيانًا في الغابة أو على الخشب المتعفن، غالبًا ما تنشأ من كائنات حية أخرى تعيش تكافليًا أو طفيليًا عليها. أبرزها مجموعة الفطريات المضيئة وبعض البكتيريا المضيئة، التي تُصدر ضوءًا خافتًا، مما يجعل الكثيرين يعتقدون خطأً أن الشجرة مصدر للضوء.

في عالم الفطر، سجّل العلماء أكثر من 80 نوعًا من الفطر القادر على التوهج طبيعيًا. تنتشر هذه الأنواع على نطاق واسع في العديد من مناطق الغابات الرطبة حول العالم ، وخاصةً في المناطق الاستوائية.

الضوء الذي تُصدره غالبًا ما يكون أخضر فاتحًا، واضحًا بما يكفي لرؤيته في الظلام. ومن أبرز الأمثلة على ذلك فطر أرميلاريا ميليا، المعروف أيضًا باسم فطر العسل. يستطيع فطره اختراق جذور الأشجار أو الخشب المتعفن والتوهج، مما يجعل الشجرة بأكملها تبدو وكأنها تتوهج في الظلام.

في اليابان وبعض أجزاء آسيا، يشتهر فطر الميسينا كلوروفوس بأجسامه الثمرية الصغيرة التي تُصدر ضوءًا أخضر جميلًا. أما فطر بانيللوس ستيبتيكوس، الذي ينمو على الخشب المتعفن في أمريكا الشمالية وأوروبا، فهو أيضًا نوع يتميز بتوهج قوي. آلية توهج هذا الفطر تُشبه آلية توهج اليراعات، إذ تعتمد على تفاعل كيميائي بين إنزيم لوسيفيراز ومادة لوسيفيرين في الجسم.

(فيتنام+)

المصدر: https://www.vietnamplus.vn/lan-dau-che-tao-thanh-cong-cay-tu-phat-sang-da-sac-trong-bong-toi-post1059868.vnp