سر الطبيعة المذهل.. كيف توجه النباتات الطاقة في البناء الضوئي؟
تمكن فريق علمي دولي من كشف النقاب عن أحد أعظم ألغاز علم الأحياء، حيث حَلّوا اللغز الذي حير العلماء لعقود حول كيفية تدفق الطاقة في عملية البناء الضوئي عبر مسار واحد فقط بدقة مذهلة.
هذا الاكتشاف الذي توصل إليه باحثون من معهد العلوم الهندي (IISc) ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا يفسر سبب تفضيل الطبيعة لمسار محدد في نقل الطاقة الشمسية، مما قد يفتح الباب لتطوير تقنيات طاقة نظيفة مستوحاة من الطبيعة.
عملية البناء الضوئي للنباتات
ركزت الدراسة على النظام الضوئي الثاني (PSII) في النباتات، الذي يلتقط ضوء الشمس ويحفز انشطار جزيئات الماء. يحتوي هذا النظام على فرعين متماثلين هيكلياً هما D1 و D2، وكان اللغز يتمثل في why تتدفق الإلكترونات عبر فرع D1 فقط رغم التماثل التام بين الفرعين من خلال محاكاة حاسوبية متقدمة وتحليلات ميكانيكية كمومية، اكتشف الفريق أن فرع D2 يحتوي على حاجز طاقة أعلى بكثير، حيث يتطلب نقل الإلكترونات ضعف طاقة التنشيط المطلوبة في الفرع النشط.
اقرأ أيضًا: دراسة حديثة تكشف مفاجأة: الشاي قد يقوي عظامك بدلًا من إضعافها!
وأكد البروفيسور برابال ك. مايتي، أحد authors الدراسة، أن هذا البحث يمثل خطوة كبيرة إلى الأمام في فهم عملية البناء الضوئي الطبيعية هذه النتائج قد تساعد في تصميم أنظمة اصطناعية فعالة قادرة على تحويل الطاقة الشمسية إلى وقود كيميائي، مما يساهم في إيجاد حلول مبتكرة للطاقة المتجددة المستدامة كما يقترح الباحثون أن تعديل بعض مكونات النظام الضوئي يمكن أن يعيد توجيه تدفق الإلكترونات، وهو ما قد يكون مفتاحاً لتحسين كفاءة الأنظمة الاصطناعية في المستقبل.
يكشف هذا الاكتشاف أن عدم التماثل في تدفق الإلكترونات قد يتأثر أيضاً باختلافات دقيقة في البيئة البروتينية المحيطة وبطريقة تضمين الأصباغ فيها هذا الفهم الجديد لآلية عملية البناء الضوئي لا يحل لغزاً علمياً طويلاً فحسب، بل يضع أساساً متيناً للاستفادة من كفاءة الطبيعة الفائقة في تطوير تقنيات الطاقة في المستقبل.
