زيادة الإنتاج الزراعي عبر التمثيل الضوئي
ارتفعت أسعار المواد الغذائية في الآونة الأخيرة إلى مستويات قياسية غير مسبوقة. ومع انه من المرجح أن تعود للانخفاض قريباً، فإن المشهد على المدى البعيد غير مطمئن على الإطلاق. فهناك أسباب عديدة، بدءاً من التغير المناخي إلى تزايد مستوى الثراء في البلدان الآسيوية وبالتالي تزايد طلبهم على اللحوم جميعها تدعو للاعتقاد بأن زمن الغذاء الرخيص قد ولى إلى غير رجعة. وهكذا عادت الأوساط العلمية المختصة للتركيز من جديد على إيجاد طرق لزيادة غلال المحاصيل الزراعية، على غرار ما حدث قبل 50 عاماً. وهناك عدد من علماء الأحياء لديهم الآن خطط كبيرة جداً لتحقيق ذلك الهدف. لكن بدلاً من التلاعب بالهيكل كما فعل خبراء التهجين النباتي التقليديين، يريد هؤلاء تحديث المحرك.
اقتبست النباتات «المحرك» أو الآلية التي تستخدمها للتمثيل الضوئي من البكتيريا منذ أكثر من مليار سنة. وذلك المحرك نفسه يوجد الآن في جميع النباتات على الأرض من أصغر الأزهار إلى أضخم الأشجار وقد بقي كما هو دون أن يطرأ عليه أي تطور نشوئي يذكر. وبرغم كل التطور الهيكلي المعقد الذي مرت به النباتات، فإنها لا تزال تعمل على نفس المحرك منذ بداية نشأتها. ويبدو هذا أشبه ببناء حاملة طائرات حديثة وتسييرها على محرك سفينة بخارية قديمة من القرون الغابرة.
وفي المقابل، في حين لا يبدو أن بكتيريا التمثيل الضوئي قد تغيرت كثيراً، فإن بعضها
تحتاج النباتات إلى ثاني أكسيد الكربون لصنع الغذاء عن طريق عملية التمثيل الضوئي التي تسمى أيضاً بالتمثيل الضوئي. وهي تقوم بإضافة ثاني أكسيد الكربون إلى جزيء آخر، باستخدام أنزيم يسمى «روبيسكو»، وبتكرار
هذه العملية مرة بعد الأخرى، تحصل النباتات على الكربون الذي تحتاجه لصنع السكريات والبروتينات والدهون. وعندما نشأت عملية التمثيل الضوئي قبل نحو ملياري سنة، كان الغلاف الجوي للأرض يحتوي على كميات كبيرة جداً من ثاني أكسيد الكربون ولا يحتوي على الأكسجين. ولذلك لم يكن يهم في حينها ان أنزيم روبيسكو يحب امتصاص الأكسجين أيضاً وليس فقط الكربون. وعندما يمتص الأكسجين يدمر الغذاء بدلاً من صنعه.
لكن مع انخفاض مستويات ثاني أكسيد الكربون وارتفاع مستويات الأكسجين في الجو، أصبح هذا التفاعل غير المرغوب به أكثر شيوعاً من أي وقت مضى، وراح يضعف فعالية عملية التمثيل الضوئي أكثر فأكثر. ومع تحول هذه النزعات المشاكسة لأنزيم روبيسكو إلى إعاقة خطيرة، تطورت البكتيريا السيانية بطريقة تتيح لها زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون داخل جدران خلاياها حتى ألف ضعف، لمحاكاة الظروف التي نشأ فيها الأنزيم قبل مليارات السنين. وتقوم البكتيريا بهذه العملية عن طريق وضع الأنزيم داخل حجيرات داخلية بالغة الصغر تدعى «الكربوكسيزومات».
والآن يعمل دين برايس، عالم البيولوجيا النباتية الجزيئية مع زملائه في الجامعة الأسترالية الوطنية على فعل الشيء نفسه بطريقة مختلفة لتطوير آلية التمثيل الضوئي لدى النباتات. فهم يعكفون على تحديث «صانعات اليخضور» داخل الخلايا النباتية بمساعدة الابتكارات التي توصلت إليها
البكتيريا السيانية في تاريخها النشوئي. وأسرع طريقة لفعل هذا تعتمد على إضافة بعض مضخات البيكربونات إلى صانعات اليخضور. وفي النباتات، وحده ثاني أكسيد الكربون يستطيع أن يرشح عبر أغشية صانعات اليخضور، وهكذا يمكن أن تكون مستويات داخل صانعات اليخضور أقل بنسبة 20 بالمئة مما هي عليه في بقية أنحاء الخلية. ويتم تشفير اثنتين من المخضات ــ «سبتا» و«بيكا» ــ بواسطة جين واحد ومن المفترض أن يكون من السهل نسبياً نقلها إلى النبات.
ويقول برايس «نعتقد أن هذا ممكن بالفعل. إنها فقط قضية توفر مصادر التمويل الكافية لتجريب خيارات كافية». وإذا نجح برايس وفريق في هذا المشروع العلمي الثوري، الذي سيستغرق حوالي 3 سنوات حسب تقديراتهم، فسوف يتمكنوا من خلال تعديلهم البسيط على عملية التمثيل الضوئي النباتي من زيادة فعاليتها بنحو 15 إلى 25 بالمئة، وفقاً لحسابات رايس.
جريدة البيان
~|* مشُـــآإركَه رآإئــعه لآ حرمكَـ آلله آجًرهـآإ في آلدآإرين*|~
~|* نتطّـلــع إلـىً آلمّزيــــــد مٍن آبــــدآعآإتكًـ *|~
~|* بـــــآإركَـ آلله فيكًـ ونفــعَ بِـكـ *|~
~|* دمتَ بّخيـــــــرْ*|~
