ماذا لو استطعنا تقليد كيفية محاكاة النباتات والطحالب والبكتيريا تحصد ضوء الشمس لإنتاج ألواح شمسية أفضل؟ جديد بحث نشرت الأربعاء في نيتشر يستكشف الجوهر الجزيئي لعملية التمثيل الضوئي قد تساعدنا في الحصول عليه أقرب إلى جعل هذا حقيقة.
يتعلم الطلاب الصغار عن pالتخليق الساخن ، وهي العملية التي تقوم من خلالها النباتات بتحويل ضوء الشمس والماء إلى طاقة. ولكن على الرغم من أن المفهوم يبدو أساسيًا ، إلا أنه موجود في الواقع تبقى الكثير من الألغاز حول كيفية عملها: وهي الفيزياء الضوئية للعملية ، التغيرات الذرية والجزيئية التي تحدث عندما يمتص النبات ضوء الشمس.
“إن الإلكترونيات (الكمية) لعالم النبات مدهشة للغاية ،” دراسة قال المؤلف تومي بيكي ، الزميل في مختبر كافنديش بجامعة كامبريدج ، في رسالة بالبريد الإلكتروني إلى إيرثر.
جزء من مشكلة الفهم الكامل لعملية التمثيل الضوئي هو هذا القدر تتحرك هذه العملية بسرعة كبيرة للغاية بالنسبة للعديد من أنظمة المراقبة التقليدية ؛ نحن نتحدث عن سرعات بمقياس جزء من المليون من المليون من الثانية. لمحاولة مشاهدة هذه التغييرات الخلوية السريعة ، طور الفريق تقنية باستخدام تقنيات التحليل الطيفي فائقة السرعة – نبضات الليزر التي تستهدف عينات الخلايا الحية.
وأوضح بيكي أن هذه الليزرات، التقط “صورًا” للخلايا بمعدل “أسرع بمليون مرة من جهاز iPhone الخاص بك “؛ تم تصور هذه التقنية في محادثة مع مؤلفي الدراسة الآخرين في حانة جامعية. “لم نتوقع نجاحه تمامًا – ولكنه نجح حقًا ، قال بيكي. “هذا يعني أن لدينا أداة جديدة لفهم الخلايا.”
قد تحصل G / O Media على عمولة
كانت نتائج ملاحظات الليزر هذه مفاجئة. وجد الباحثون ذلك تُستخرج الإلكترونات الضرورية لعملية التمثيل الضوئي من الخلايا في وقت أبكر بكثير مما كان يُعتقد سابقًا.
“تم إجراء العديد من المحاولات لمحاولة” سرقة “الإلكترونات من عملية التمثيل الضوئي في أقرب وقت ممكن بعد خطوة امتصاص الضوء الأولى ،” دراسة أخبرت المؤلفة جيني زانغ ، الزميلة في قسم الكيمياء يوسف حميد في كامبريدج ، إيرثر في رسالة بالبريد الإلكتروني. إن تحقيق ذلك من شأنه أن يفتح العديد من الاحتمالات المثيرة حيث يمكن لخلايا التمثيل الضوئي ومكوناتها أن تعمل كمحفزات ذاتية التوليد ، ذاتية الإصلاح لا يمكن تكرارها بواسطة أنظمة اصطناعية. كان بحثي يحاول تحقيق ذلك على مدى العقد الماضي ، باستخدام العديد من الاستراتيجيات لمحاولة سرقة الإلكترونات ؛ ومع ذلك ، لم يكن لدينا أبدًا القدرة على “رؤية” مكان سرقة الإلكترونات من داخل الخلايا “.
في حين أن كل هذا قد يبدو متزعزعًا ، إلا أنه يوجد بعض المعلومات التي من المحتمل أن تغير قواعد اللعبة هنا لمجموعة من التطبيقات المستقبلية ، من الوقود الحيوي إلى تطوير محاصيل أكثر كفاءة. و ها هم أيضًا آثار مثيرة للطاقة المتجددة. النباتات جداً جيد في تسليط الضوءإلى طاقة ، وتحويل الإلكترونات الشمسية بكفاءة تقترب من 100٪. فهم كيف بالضبط يمكن أن تساعدنا هذه العملية في تقليدها.
قال تشانغ: “كل ما يتطلبه الأمر هو بعض الاختراقات الأساسية لتغيير المجال بالكامل”. تتطلب هذه الاختراقات وقتًا ، ولكنها تتطلب أيضًا استثمارًا في العلوم الأساسية والبحوث متعددة التخصصات. هذا العمل هو دليل جميل على ذلك ، لقد قمنا بتغيير وظائف الأهداف التي يمكن أن تكون عليها هذه التكنولوجيا “.
اكتشاف المزيد من نص كم
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
