انظر النور

توفر النتائج الجديدة معلومات أساسية حول التحكم في عملية التمثيل الضوئي، والطرق التي تتكيف بها النباتات مع التغيرات في شدة الضوء التي تحدث خلال النهار.

تتمتع المرأة في الصورة بشعر رائع يغطي جسدها العاري جزئيًا. هذا ليس عملاً فنيًا غير معروف تم اكتشافه مؤخرًا، ولكنه جزء من خلية نباتية، مكبرة أكثر من 20,000 مرة.

تم إنتاج الصورة كجزء من دراسة أجراها البروفيسور زيف رايخ وأعضاء مجموعته من قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، بالتعاون مع البروفيسور هيلموت كيرشينوف من جامعة واشنطن بالولايات المتحدة الأمريكية. "الشعر" هو في الواقع نظام من الفقاعات الصغيرة المسطحة تسمى الثايلاكويدات، الموجودة في البلاستيدات الخضراء للنبات. تحتوي هذه الفقاعات على النظام الذي يقوم بالمراحل الرئيسية لعملية التمثيل الضوئي - وهي العملية التي تستخدم فيها النباتات والطحالب وبعض البكتيريا ضوء الشمس لإنتاج الطاقة الكيميائية، وبالمناسبة، فإنها تنتج أيضًا معظم الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي للأرض. وفي مقال نشر في المجلة العلمية "سجلات أكاديمية العلوم في الولايات المتحدة الأمريكية" (PNAS)، ذكر العلماء أنهم اكتشفوا سبب ثراء "شعر المرأة": سمك المساحة داخل الثايلاكويدات، والتي تسمى التجويف يتضاعف تقريباً عندما تتعرض الورقة للضوء.

يساعد توسيع التجويف على عملية التمثيل الضوئي: فهو يزيد من المساحة التي يحدث فيها نبض (انتشار) البروتين المسؤول عن نقل الإلكترونات - وهي خطوة أساسية في عملية التمثيل الضوئي. تُستخدم هذه الإلكترونات لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات، ونقلها ضروري لتكوين جزيء ATP: جزيء الطاقة الرئيسي للخلية. بالإضافة إلى ذلك، فإن توسع التجويف يتيح إصلاح بروتينات التمثيل الضوئي، لأنه يساعد على تحللها وتحولها.

وعندما يحل الظلام، ينقبض التجويف، مما يحد من حركة البروتينات. ربما يكون الانكماش مطلوبًا لمنع الضرر الذي قد يحدث لجهاز التمثيل الضوئي عند شروق الشمس، أو عندما تزيد شدة الضوء فجأة - على سبيل المثال، بعد حركة السحب. عندما يتم تكثيف الضوء مرة واحدة، فإن التجويف المتوسع تدريجيًا يضمن عدم زيادة معدل نقل الإلكترون بسرعة كبيرة، وهو أمر قد يؤدي إلى تلف بروتين رئيسي في سلسلة نقل الإلكترون.

تدحض هذه النتائج الاعتقاد السائد منذ فترة طويلة بأن التجويف في الثايلاكويدات يتقلص في الضوء. مصدر التفسير هو القيود المفروضة على أساليب البحث في أوائل السبعينيات من القرن الماضي. من ناحية أخرى، تم إجراء البحث الجديد باستخدام طرق متقدمة: تمت دراسة أوراق النبات تحت المجهر الإلكتروني، بعد التجميد السريع باستخدام النيتروجين السائل، تحت ظروف ضغط عالية للغاية. يتم تقطيع الورقة المجمدة إلى طبقات رقيقة لا يتجاوز سمكها بضع عشرات من النانومترات (جزء من مليار من المتر).

توفر النتائج الجديدة معلومات أساسية حول التحكم في عملية التمثيل الضوئي، والطرق التي تتكيف بها النباتات مع التغيرات في شدة الضوء التي تحدث خلال النهار.

وشارك في الدراسة كريس هول وماغنوس وود والدكتورة ميروسلافا هيربستوفا من جامعة واشنطن، وكذلك أوني تسباري والدكتورة رينات نيبو والدكتورة دانا هاروبي من قسم الكيمياء البيولوجية، والدكتور إيال شمعوني من وحدة المجهر الإلكتروني. في معهد وايزمان.