هل يُمكن للنباتات امتصاص كميات أكبر من ثاني أوكسيد الكربون؟
لم تكن عملية التمثيل الضوئي، وهي الوظيفة الأساسية والأكثر أهمية للحياة على كوكب الأرض، ذات صلة فيما يتعلق باختيار النبات أو التكاثر حتى الآن، لكننا نعيش عصر تهدد فيه انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الأنشطة البشرية كوكبنا. لذا يعمل العلماء الآن في جميع أنحاء العالم على فهم العمليات الداخلية للنباتات التي تقود عملية التمثيل الضوئي.
في دراسة جديدة نُشرت في المجلة العلمية PNAS، اكتشف باحثون من قسم العلوم النباتية والبيئية بجامعة كوبنهاغن أن مجموعة من البروتينات في خلايا أوراق النبات، تسمى CURT1، تلعب دورًا أكثر أهمية في التمثيل الضوئي مما كان يُعتقد سابقًا. يوضح " ماتياس بريبيل"، المؤلف الرئيس للدراسة: "لقد اكتشفنا أن بروتينات CURT1 تتحكم في نمو الأوراق الخضراء للنبات أكثر من مرحلة البذور. وبالتالي فإن البروتينات لها تأثير كبير على مدى فعالية عملية التمثيل الضوئي".
بروتينات تحفز التمثيل الضوئي
كان يُعتقد سابقًا أن بروتينات CURT1 تلعب دورًا أكثر تواضعًا ولا توجد إلا في الأوراق كاملة النمو. ولكن باستخدام أحدث تقنيات التصوير، قام الباحثون بتكبير 30 ألف مرة في نمو سلسلة من نبات الرشاد (أرابيدوبسيس)، حيث سمح لهم ذلك بدراسة النباتات على المستوى الجزيئي. إذ يعد الخروج من التربة هو لحظة حاسمة بالنسبة للنبات، حيث يضربه ضوء الشمس ويحتاج سريعًا إلى الحصول على عملية التمثيل الضوئي للبقاء على قيد الحياة. "هنا يمكننا أن نرى أن بروتينات CURT1 تنسق العمليات التي تضع عملية التمثيل الضوئي في الحركة وتسمح للنبات بالبقاء". بحسب "بريبيل".
يحدث التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء، التي يبلغ طولها 0.005 ملم وهي أجسامًا بيضاوية الشكل في الخلايا النباتية التي تعد نوعًا من الأعضاء داخل خلايا ورقة النبات. ويحتوي الغشاء على البروتينات والوظائف الأخرى التي تجعل التمثيل الضوئي ممكنًا داخل كل البلاستيدات الخضراء. يوضح "بريبيل" أن بروتينات CURT1 تتحكم في شكل هذا الغشاء، ما يسهل على البروتينات الأخرى في الخلية النباتية التحرك وأداء المهام الضرورية المحيطة بعملية التمثيل الضوئي، اعتمادًا على كيفية تغير البيئة المحيطة بالنبات. ويُمكن أن يكون هذا لإصلاح مجمعات البروتين التي تجمع الضوء عندما يكون ضوء الشمس شديد أو يزيد من قدرة البلاستيدات الخضراء على جمع الطاقة الضوئية عندما يكون ضوء الشمس ضعيفًا.
تحسين امتصاص ثاني أكسيد الكربون مستقبلًا
يوفر الاكتشاف الجديد نظرة أعمق على أهم تفاعل كيميائي حيوي على الأرض. إذ أنه في الواقع، بدون النباتات، لن توجد حيوانات ولا بشر على كوكبنا. حتى الآن، تنطبق النتيجة فقط على نبات حب الرشاد، لكن "بريبيل" يأمل في أن تمتد أهمية بروتينات CURT1 لعملية التمثيل الضوئي إلى النباتات الأخرى أيضًا. يقول " بريبيل": "هذه خطوة مهمة على طريق فهم جميع المكونات التي تتحكم في عملية التمثيل الضوئي. والسؤال هو ما إذا كان بإمكاننا استخدام هذه المعرفة الجديدة لتحسين مركب بروتين CURT1 في النباتات بشكل عام، وذلك لتحسين التمثيل الضوئي". مضيفًا أن جزء كبير من الأبحاث حول جعل عملية التمثيل الضوئي أكثر كفاءة حتى تتمكن النباتات من امتصاص المزيد من ثاني أوكسيد الكربون، تمامًا كما اختار العلماء أفضل المحاصيل التي أُنتجت عبر تاريخ الزراعة.
المصدر: phys.org
هل يُمكن للنباتات امتصاص كميات أكبر من ثاني أوكسيد الكربون؟
لم تكن عملية التمثيل الضوئي، وهي الوظيفة الأساسية والأكثر أهمية للحياة على كوكب الأرض، ذات صلة فيما يتعلق باختيار النبات أو التكاثر حتى الآن، لكننا نعيش عصر تهدد فيه انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الأنشطة البشرية كوكبنا. لذا يعمل العلماء الآن في جميع أنحاء العالم على فهم العمليات الداخلية للنباتات التي تقود عملية التمثيل الضوئي.
في دراسة جديدة نُشرت في المجلة العلمية PNAS، اكتشف باحثون من قسم العلوم النباتية والبيئية بجامعة كوبنهاغن أن مجموعة من البروتينات في خلايا أوراق النبات، تسمى CURT1، تلعب دورًا أكثر أهمية في التمثيل الضوئي مما كان يُعتقد سابقًا. يوضح " ماتياس بريبيل"، المؤلف الرئيس للدراسة: "لقد اكتشفنا أن بروتينات CURT1 تتحكم في نمو الأوراق الخضراء للنبات أكثر من مرحلة البذور. وبالتالي فإن البروتينات لها تأثير كبير على مدى فعالية عملية التمثيل الضوئي".
بروتينات تحفز التمثيل الضوئي
كان يُعتقد سابقًا أن بروتينات CURT1 تلعب دورًا أكثر تواضعًا ولا توجد إلا في الأوراق كاملة النمو. ولكن باستخدام أحدث تقنيات التصوير، قام الباحثون بتكبير 30 ألف مرة في نمو سلسلة من نبات الرشاد (أرابيدوبسيس)، حيث سمح لهم ذلك بدراسة النباتات على المستوى الجزيئي. إذ يعد الخروج من التربة هو لحظة حاسمة بالنسبة للنبات، حيث يضربه ضوء الشمس ويحتاج سريعًا إلى الحصول على عملية التمثيل الضوئي للبقاء على قيد الحياة. "هنا يمكننا أن نرى أن بروتينات CURT1 تنسق العمليات التي تضع عملية التمثيل الضوئي في الحركة وتسمح للنبات بالبقاء". بحسب "بريبيل".
يحدث التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء، التي يبلغ طولها 0.005 ملم وهي أجسامًا بيضاوية الشكل في الخلايا النباتية التي تعد نوعًا من الأعضاء داخل خلايا ورقة النبات. ويحتوي الغشاء على البروتينات والوظائف الأخرى التي تجعل التمثيل الضوئي ممكنًا داخل كل البلاستيدات الخضراء. يوضح "بريبيل" أن بروتينات CURT1 تتحكم في شكل هذا الغشاء، ما يسهل على البروتينات الأخرى في الخلية النباتية التحرك وأداء المهام الضرورية المحيطة بعملية التمثيل الضوئي، اعتمادًا على كيفية تغير البيئة المحيطة بالنبات. ويُمكن أن يكون هذا لإصلاح مجمعات البروتين التي تجمع الضوء عندما يكون ضوء الشمس شديد أو يزيد من قدرة البلاستيدات الخضراء على جمع الطاقة الضوئية عندما يكون ضوء الشمس ضعيفًا.
تحسين امتصاص ثاني أكسيد الكربون مستقبلًا
يوفر الاكتشاف الجديد نظرة أعمق على أهم تفاعل كيميائي حيوي على الأرض. إذ أنه في الواقع، بدون النباتات، لن توجد حيوانات ولا بشر على كوكبنا. حتى الآن، تنطبق النتيجة فقط على نبات حب الرشاد، لكن "بريبيل" يأمل في أن تمتد أهمية بروتينات CURT1 لعملية التمثيل الضوئي إلى النباتات الأخرى أيضًا. يقول " بريبيل": "هذه خطوة مهمة على طريق فهم جميع المكونات التي تتحكم في عملية التمثيل الضوئي. والسؤال هو ما إذا كان بإمكاننا استخدام هذه المعرفة الجديدة لتحسين مركب بروتين CURT1 في النباتات بشكل عام، وذلك لتحسين التمثيل الضوئي". مضيفًا أن جزء كبير من الأبحاث حول جعل عملية التمثيل الضوئي أكثر كفاءة حتى تتمكن النباتات من امتصاص المزيد من ثاني أوكسيد الكربون، تمامًا كما اختار العلماء أفضل المحاصيل التي أُنتجت عبر تاريخ الزراعة.
المصدر: phys.org