تسبب أشعة الشمس الزائدة والشديدة أضرارا بالنباتات قد تؤدي إلى إتلافها، لهذا تعمل النباتات أثناء التمثيل الضوئي على حماية نفسها من أضرار ضوء الشمس الزائد، وذلك باتباع آليات محددة للحماية الضوئية.
نشرت دورية نيتشر كومنيكيشنز في عددها الصادر يوم 9 مارس/آذار ورقة بحثية لفريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بالولايات المتحدة.
في تلك الدراسة، تمكن الباحثون من الكشف عن الآلية التي تتبعها النباتات لتبديد ضوء الشمس لحماية نفسها من أضرارها، والتي لوحظت أول مرة وذلك باستخدام نوع حساس للغاية من أجهزة التحليل الضوئي.
الطاقة الزائدة
من المعروف أن النباتات تحتاج إلى ضوء الشمس من أجل البقاء حية وللنمو والتكاثر، لكن ضوء الشمس يمكن أن يكون سلاحا ذا حدين بالنسبة للنباتات، فهي بحاجة له في عملية التمثيل الضوئي لإنتاج غذائها، وكذلك في تخزينها للطاقة الشمسية كجزيئات سكر.
ولكن بالمقابل فإن ضوء الشمس الزائد قد يتسبب في جفاف أوراقها وإتلافها، فإذا بقيت هذه الطاقة الزائدة في الخلايا النباتية فإنها تخلق جزيئات ضارة تسمى الجذور الحرة التي يمكن أن تتلف البروتينات والجزيئات الخلوية الهامة الأخرى.
ووفقا لبيان معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، فقد أظهرت الأبحاث السابقة أن النباتات قادرة على التكيف بسرعة مع التغيرات في كثافة أشعة الشمس.
ففي الظروف المشمسة للغاية، يتحول حوالي 30% فقط من ضوء الشمس المتاح إلى سكر، في حين يطلق الباقي كحرارة وهو ما يعرف بآلية تبديد الضوء الإضافي.
تبديد الضوء الإضافي كحرارة
وعن آلية “تبديد الضوء الإضافي كحرارة” تقول غابرييلا شلاو من الفريق البحثي إنه “أثناء عملية التمثيل الضوئي، تلعب مركبات حصاد الضوء وهي البروتينات المكونة للخلية الحية النباتية التي تمتص الطاقة لتمارس دورين، وهما تقسيم الماء والتمثيل الضوئي، ولكن وفي الوقت نفسه إذا كانت هناك طاقة زائدة فإنها تتمكن كذلك من التخلص منها.
وذكر البيان الصادر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن الفريق العلمي كان قد توصل إلى ملاحظة عملية تبديد النباتات للطاقة للمرة الأولى عن طريق تحليل الضوء المنبعث من النباتات وذلك باستخدام مطياف التحليل الضوئي العالي الدقة.
حيث تمكنوا بواسطته من مراقبة نقل الطاقة بين صبغة الكلوروفيل التي تعطي الأوراق لونها الأخضر، والصبغات الأخرى التي تسمى الكاروتينات، والتي يمكنها أن تحرر الطاقة في شكل حرارة.
فبعد أن تضرب أشعة الشمس النبات تمتص البروتينات المعروفة باسم مركبات الحصاد طاقة الضوء على شكل فوتونات بمساعدة الكلوروفيل، تعمل هذه الفوتونات على إنتاج جزيئات السكر التي تخزن الطاقة لاستخدامها لاحقا.
من ناحية أخرى، يقول الباحثون إن هناك نوعا مماثلا من نقل الطاقة في البروتينات البكتيرية المرتبطة بالكلوروفيل، ولكن حتى الآن لم يستطع العلماء رؤيته في النباتات، لأن نقل الطاقة يجري بشكل سريع في حدود الفيمتو ثانية.
