تخيل أن حقلاً من النباتات يتحول فجأة إلى اللون الأحمر عند انتشار مادة كيميائية ضارة. ففي دراسة تبدو وكأنها من الخيال العلمي، طور باحثون في جامعة كاليفورنيا ريفرسايد (UC Riverside) نباتا يتحول لون أوراقه الخضراء إلى الأحمر الزاهي عند وجود مواد كيميائية سامة من حوله.

ويمكن لهذا الابتكار أن يُحدث ثورة في كيفية اكتشافنا للمواد غير الآمنة في محيطنا، لكنه لا يخلو من مخاطر.

النباتات الحارسة والمواد الكيميائية

كان الباحثون بصدد تطوير مواد ذات تفاعلية عالية لاستخدامها في المراقبة البيئية. وفي هذا الإطار قاموا بالبحث في كيفية تمكين النباتات من الإحساس والتفاعل مع مادة كيميائية في البيئة دون الإضرار بقدرتها على العمل بشكل طبيعي في جميع النواحي الأخرى.

وبحسب بيان نشر على موقع الجامعة، فإن الهدف الذي سعى الباحثون لتحقيقه هو إدخال تحويرات على أحد أنواع نبات الشمندر كي يتمكن من التعرف على سموم بيئية محددة دون إعاقة عمليات النمو الطبيعي أو آليات البقاء لدى النبتة.

وكانت الأساليب التي طُورت سابقا غالبا ما تتداخل مع العمليات الحيوية للنبات مثل الانتحاء الضوئي (وهي حركة انحناء النبات الناتجة عن التعرض للإضاءة غير المتساوية على جانبيه)، أو الحفاظ على المياه أثناء فترات الجفاف. وفي المقابل، فإن التقنية الجديدة تحافظ على هذه الوظائف الأساسية سليمة، كما يقول إيان ويلدون الأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والبيئية في جامعة كاليفورنيا ريفرسايد.

We developed a new CID module that can be reprogrammed to bind diverse ligands. It works very well in plants, and we used it to make plant-based biosensors. W/ @LabWheeldon, T. Whitehead, @NusinowLab, @bvolkie, @BeltranJBio, https://t.co/5LaJx33wWN

— Sean Cutler (@cutlersr) October 23, 2023

برمجة مستقبلات للتعرف على المبيدات

خلال هذه الدراسة قام الباحثون بإدخال تحويرات على أحد العمليات البيولوجية التي تحدث داخل نبات الشمندر وتتضمن حمض الأبسيسيك (ABA)، وهو هرمون نباتي يكيف سلوك النبات مع السيناريوهات المجهدة مثل الجفاف. وفي مثل هذه الظروف، تقوم النباتات بإنتاج الحمض الذي يرتبط بعد ذلك ببروتينات مستقبلات محددة، مما يؤدي إلى بدء استجابة البقاء على قيد الحياة لدى النبات، مثل إغلاق ثغورها لمنع فقدان الماء، على سبيل المثال.

Genetically engineering plants to change colors when they encounter a contaminant could help scientists better understand their needs—and the environment. @cutlersr @LabWheeldon
By @cogcelia @WIREDScience

These Plants Can Sound the Alarm in a Toxic World https://t.co/EUNDMSyOhM

— Twist Bioscience (@TwistBioscience) November 16, 2023

اكتشف العلماء أن هذه المستقبلات المرتبطة بحمض الأبسيسيك يمكن إعادة برمجتها للتعرف على مواد كيميائية مثل الأزينفوس إيثيل، وهو مبيد حشري معروف بسمّيته تم حظره سابقا في العديد من الدول، ويَنتج عن تفاعل النبات مع هذا المبيد إشارة بصرية تتمثل في تغيير لون أوراقه الخضراء إلى اللون الأحمر.

يقول شون كاتلر أستاذ بيولوجيا الخلايا النباتية في جامعة كاليفورنيا والمشارك في الدراسة التي نشرت مؤخرا في دورية "نيتشر كيميكل بيولوجي" العلمية: "تخيل أن حقلاً من النباتات يتحول فجأة إلى اللون الأحمر، مما يشير إلى وجود مادة ضارة. إن الآثار المترتبة على المراقبة البيئية في الوقت الحقيقي عميقة".

قفزة علمية لا تخلو من مخاطر

يطمح معدو الدراسة الجديدة إلى الذهاب إلى ما هو أبعد من اكتشاف المبيدات الحشرية، فيأملون في إنشاء أجهزة استشعار حية قادرة على اكتشاف مجموعة واسعة من المواد مثل بقايا الأدوية التي وجدت طريقها نحو مصادر المياه المستخدمة في الشرب والري.

ورغم أن هذا الإنجاز العلمي يمثل قفزة نحو معالجة هذه القضايا بشكل فعال، فإنها لا تزال في مهدها ولا تخلو من تحديات، بحسب تقرير نشر على موقع  "إيرث دوت كوم". فعلى سبيل المثال، لم تبلغ هندسة نباتات تطورا يُمكٌنها من الكشف عن مواد متعددة في وقت واحد.

يُذكر أن هذا الابتكار النباتي لن يظهر في التطبيقات التجارية في وقت قريب، وذلك نظرا لما تتطلبه الموافقة على مثل هذه الكائنات المعدلة وراثيا من عملية طويلة ومعقدة لضمان أنها آمنة للنظم البيئية الأكبر، ويتضمن ذلك فهم استجابات النباتات في ظل ظروف مختلفة، والتأكد من إمكانية نشرها بفعالية في بيئات متنوعة.

المصدر: الجزيرة

إقرأ أيضاً:

لماذا يصبح النوم أكثر صعوبة مع التقدم في العمر؟

تفيد الأبحاث بأن ما يصل إلى 70% من كبار السن يعانون من مشاكل مزمنة في النوم، ويبدو ذلك أكثر تأثيراً في سنوات الـ 60 والـ 70 من العمر.

وتفسيراً لهذه الظاهرة، تقول الدكتورة شيلبي هاريس، أخصائية علم نفس النوم في وايت بلينز بنيويورك، إن التوتر وبنية النوم والتغيرات الهرمونية يمكن أن تؤثر على النوم مع تقدم الناس في السن.

وأوضحت: "عندما نبدأ في الانتقال إلى الستينيات والسبعينيات من العمر، نواجه المزيد من المشكلات المتعلقة بعمق النوم، لذلك يكون النوم أخف بشكل عام. كذلك تحدث اضطرابات النوم، مثل الأرق، ثم يتعين الذهاب إلى الحمام أكثر في الليل".

التحولات الهرمونية

ووفق "هيلث داي"، تُظهر الأبحاث أن ما يصل إلى 70% من الأشخاص الذين تبلغ أعمارهم 65 عاماً أو أكثر يعانون من مشاكل مزمنة في النوم، وتلعب التحولات الهرمونية دوراً كبيراً في ذلك، وخاصة بالنسبة للنساء.

وعن ذلك توضح هاريس: "هناك الهبات الساخنة للنساء، والتعرّق الليلي، والمزيد من انقطاع النفس أثناء النوم لدى النساء أيضاً".

المنطق التطوّري

وأضافت هاريس أنه قد يكون هناك أيضاً بعض المنطق التطوّري وراء سبب حصول كبار السن على نوم أقل عمقاً.

وقالت هاريس: "إن أعمق مرحلة من النوم هي حيث يتم إصلاح العضلات، ومع التقدم في العمر، لا تكون هناك حاجة إلى ذلك بشكل مثالي بقدر ما تحتاج إليه عندما تكون أصغر سناً"، مضيفة أن الأطفال الأصغر سناً يحصلون على الكثير من النوم العميق.

وأضافت: "(كبار السن) يستيقظون كثيراً بسبب الألم والحركة والاضطرار إلى التبول".

نصائح

إلى جانب الحفاظ على بيئة نوم باردة ومظلمة وهادئة، قدمت هاريس مجموعة من النصائح:

• التأمل أثناء النهار:

"إذا كان عقلك مشغولاً، فإن التأمل لمدة 5 دقائق خلال النهار يمكن أن يساعد على الاسترخاء.

• الحد من النوم أثناء النهار:

وأضافت هاريس أنه لمحاولة الحصول على نوم أفضل في الليل، يمكنك أيضاً محاولة قضاء وقت أقل في السرير أثناء النهار. وهذا يعني تقليل القيلولة.

• الالتزام بوقت نوم منتظم.

وحثت هاريس على استشارة الطبيب إذا استمرت مشاكل النوم لأكثر من بضعة أسابيع.
 

مقالات مشابهة

  • بلومبرج: الاتحاد الأوروبي عازم على ألا يصبح رهينة لدولة واحدة
  • “بيئة ومحميات الشارقة” تكتشف 3 نباتات جديدة لأول مرة في الإمارات
  • روسيا.. زيادة إنتاجية محاصيل الذرة بواسطة بكتيريا
  • صابون الصحراء في الجزائر.. أعجوبة الخلق الذي ينظف الأرض من الملوحة
  • بيئة الشارقة تعلن اكتشاف 3 نباتات جديدة لأول مرة في الإمارات
  • اكتشاف 3 نباتات جديدة لأول مرة في الإمارات
  • سيدة تنهى حياتها بعد تناول مادة سامة فى المعادى
  • لماذا يصبح النوم أكثر صعوبة مع التقدم في العمر؟
  • زراعة 9800 فدان من النباتات الطبية والعطرية في بني سويف
  • كيف تدير النباتات نقل الطاقة.. الاستفادة من الطاقة الشمسية بكفاءة غير مسبوقة