عندما تتكيف النباتات المنزلية من أجل جمع الطاقة

لكثير من الناس، تكنولوجيا النانو ينتمي لعالم الخيال العلمي. وقد حل الباحثين في جامعتي بريستول وإسيكس سر لمعان اللون الأزرق على أوراق بعض البيغونيا ولقد وجد أن البلاستيدات الخضراء التي تطورت بنية محاصرة ضوء النانو لمساعدتهم على البقاء على قيد الحياة في ظلمة أرض الغابة.

فريق البحث الذي قام به الدكتور هيذر ويتني أدى في جامعة بريستول، بالتعاون مع جامعة إسيكس، وقد اكتشف أن النباتات، بما في ذلك الأنواع التي تزرع عادة باسم النباتات المنزلية أو في الحدائق، ومنذ فترة طويلة تم استخدام نموذج خاص جدا من تكنولوجيا النانو لإنشاء هياكل في أوراقها التي تساعدهم على ضوء الحصاد لعملية التمثيل الضوئي.

الأنواع بيجونيا هي نباتات بستانية المحببة، نظرا لأوراقها وزهورها الزخرفية. وأحد أسباب شعبيتها هو قدرتها على البقاء في المنازل من دون أشعة الشمس المباشرة. وذلك لأن العديد من البيغونيا تنمو تحت الغابات الاستوائية، حيث الضوء الذي صل إلى الأرض قد يكون جزء ضئيلا في الجزء العلوي من مظلة الشجرة. النباتات هنا تحتاج إلى مسح كل الضوء الذي يمكن من أجل البقاء على قيد الحياة.

هناك أكثر من 1500 نوع من بيجونيا، ولفترة من الوقت، كما كان من المعروف أن تظهر بعض الأنواع لمعان أزرق على أوراقها. كانت وظيفة بيولوجية غير معروفة ربما كان ذلك لردع الحيوانات المفترسة أو حماية الورقة من كثرة الضوء؟ وقد ظل هذا الغموض غير محلول حتى جاء فريق برئاسة الدكتورة هيذر ويتني في كلية الحقوق بجامعة بريستول للعلوم البيولوجية وبدأ بدراسة البيغونيا ولاحظت شيئا جديدا. ووجد الباحثون أن الأوراق تلونت باللون الأزرق عندما وضعت في ظروف شبه مظلمة أما في الضوء الساطع فقد اختفى اللمعان الأزرق ببطء.

وقال مات جاكوبس، طالب دكتوراه في كلية العلوم البيولوجية والمؤلف الأول لورقة البحث: "لقد اكتشفنا تحت المجهر، البلاستيدات الخضراء الفردية في هذه الأوراق تعكس الضوء الأزرق الزاهية، تقريبا مثل مرآة. وبعد البحث وبمزيد من التفصيل باستخدام تقنية المجهر الإلكتروني، وجدنا الفرق الكبير بين البلاستيدات الخضراء و"الزرقاء" التي وجدت في البيغونيا، وكانت البنية الداخلية رتبت نفسها إلى غاية طبقات موحدة بضعة 100 نانومتر في السمك، أو 1000 عرض شعرة الإنسان ".

مع العلم أن هذه الطبقات كانت صغيرة بما يكفي لتتداخل مع موجات الضوء الأزرق، وأنه يجب أن يكون هناك ارتباط، تعاون علماء الأحياء مع الدكتور روث أولتون والدكتور مارتن لوبيز غارسيا من مجموعة الضوئيات بريستول ومقرها في قسم الهندسة الكهربائية والالكترونية ومدرسة الفيزياء، الذي اكتشف أن الهياكل بدت مشابهة جدا للهياكل اصطناعية تستخدم عادة لجعل الليزر مصغرة والهياكل الضوئية الأخرى التي تتحكم في تدفق الضوء.

ويمكن للباحثين باستخدام هذا التصميم في نباتات أخرى لتحسين المحاصيل الزراعية، أو في الأجهزة الاصطناعية لجعل الالكترونيات أفضل؟ يحتاج إلى مزيد من الأبحاث التي يتعين الاضطلاع بها ولكن بيجونيا يحمل المزيد من الاسرار.