ارتباط درخشش آبی رنگ گیاه بگونیا و مکانیک کوانتوم

|
۰ دیدگاه
ارتباط درخشش آبی رنگ گیاه بگونیا و مکانیک کوانتوم

درخشش آبی رنگ و براق گیاه طاووس بگونیا (بگونیا پاوونینا) سال ها در هاله ای از ابهام بود و اینک دانشمندان کشف کرده اند که دلیل آن را باید در مکانیک کوانتوم جستجو کرد!

به گزارش کلیک، دانشمندان سر انجام متوجه شدند که چرا گیاه طاووس بگونیا که در جنگل های بارانی مالزی یافت می شود، به رنگ آبی براق می درخشد. این مساله به آن دلیل است که این گیاه از مکانیک کوانتوم استفاده می کند تا سرعت نور را کاهش داده و به این ترتیب بتواند در تاریکی هم فتوسنتز موثری داشته باشد.

همان طور که احتمالا حدس زده اید، درخشش آبی رنگ طاووس بگونیا بخشی از ترفندهای تکاملی این گیاه است که به آن اجازه می دهد تا انرژی شیمیایی بیشتری را از طریق فتوسنتز در نور قرمز و سبز کسب کند. در واقع نور قرمز و سبز همان نوری است که می تواند به اعماق جنگل، یعنی همان جایی که طاووس بگونیا رشد می کند، وارد شود.

هیثر ویتنی از دانشگاه بریستول انگلستان که ارشد این گروه مطالعاتی است، در گفتگو با Popular Mechanics گفته است: این کشف بسیار حایز اهمیت است. از آن جا که گیاهان نمی توانند از جایی که هستند فرار کنند، مجبور می شوند تا با هر چیزی که طبیعت و محیط بر سرشان می آورد، دست و پنجه نرم کنند. در این مورد هم ما گیاهی را می بینیم که به صورتی عجیب، برای حداکثر استفاده ممکن از میزان کم نوری که دریافت می کند، با مهارت از فیزیک بهره می برد. این اکتشاف که بسیار هم هیجان انگیز است، تعجب گروه را بر انگیخته است.

ویتنی و گروهش این ترفند منحصر به فرد را از طریق مطالعه پیوندی از این نوع گیاه در آزمایشگاه کشف کردند. آن ها مجبور به استفاده از پیوند این گیاه شدند، چرا که خود گیاه نسبت به جا به جایی به شدت حساس و آسیب پذیر است.

این گیاه از آن جهت بسیار مورد توجه است که رنگ برگ هایش بیش تر آبی است تا سبز که نشان می دهد که کلروپلاست آن هم آبی رنگ است. کلرو پلاست در واقع ساختار درونی برگ های یک گیاه است که فتوسنتز در آن صورت می گیرد. به هر حال، تا کنون کسی نتوانسته بود بفهمد که دلیل این تفاوت رنگ در کلروپلاست بگونیا چیست.

پژوهشگران موفق  شدند تا با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی، ساختارهای سلولی داخل برگ های گیاه طاووس بگونیا را، به ویژه در قسمت کلروپلاست گیاه مورد آزمایش قرار دهند.

گروه متوجه شد که در داخل این کپسول های کلروپلاستی، تیلاکویدها که ساختارهای کوچک و کیسه مانندی درون کلروپلاست بوده و به نور واکنش می دهند تا فتوسنتز انجام گیرد، در ساختاری بسیار منظم تر از سایر گیاهان قرار گرفته اند.

یکی دیگر از اعضای این گروه به نام مت جیکوبز توضیح داد: با استفاده از روشی به نام ذره بینی الکترونی، یا همان استفاده از میکروسکوپ الکترونی، می توان جزئیات بسیار بیشتری را به دست آورد. ما متوجه وجود تفاوتی تکان دهنده بین کلروپلاست های آبی رنگ موجود در بگونیا، که همچنین به علت رنگ آبی براق و رنگین کمانی اش “ایریدوپلاست” هم نامیده می شود، با کلروپلاست سایر گیاهان شدیم.

وی ادامه داد: ساختار درونی این گیاه خود را در لایه هایی بسیار مشابه و یکدست و با ضخامت چند صد نانومتر، چیزی حدود یک هزارم ضخامت تار موی انسان مرتب کرده است.

بر اساس گزارش پاپیولر مکانیکس، تیلاکویدهای موجود در گیاه طاووس بگونیا به نظر می رسد که در الگویی بسیار دقیق و منظم جای گرفته اند. در گیاهان دیگر، تیلاکویدها بدون هیچ الگو و ترتیب خاصی، در سراسر فضای خود پراکنده شده اند.

با این که خود این الگوی ساختاری به اندازه کافی جالب توجه است، اما در واقع نقشی بزرگ تر ایفا می کند که بگونیا را از سایر گیاهان تمایز می بخشد. یک نمونه از وظایف بزرگ این گیاه این است که اجازه می دهد تا نور درخشان آبی رنگ از سطح گیاه بازتابانده شود که با این کار به میزان بیشتری از نور قرمز و سبز اجازه ورود به داخل گیاه را می دهد.

این موضوع برای بگونیا حیاتی است، چرا که در اعماق جنگلی با این چگالی بالای پوشش گیاهی، گیاهان کوچک تر به زحمت می توانند مقدار کافی نور آبی رنگ مورد نیاز خود برای فتوسنتز را به دست آورند. تمام این ها یعنی که بگونیا توانسته است آرایش درونی خود را طوری تنظیم کند تا خود  را برای فتوسنتز بهتر بهینه سازی کند.

اما جالب ترین جنبه درباره آرایش تیلاکوید این گیاه همان کاری است که با نور انجام می دهد و می تواند سرعت حرکت نور را کاهش دهد تا آن را به مدت طولانی تری در اطراف خود نگه داشته و انرژی شیمیایی بیشتری را از آن به چنگ آورد.

گروه متوجه شد که این دو تکنیک، باعث شده است که توان فتوسنتز این گیاه تا ده درصد افزایش یابد؛ یعنی طاووس بگونیا با دریافت میزان نور یکسان، می تواند ده درصد انرژی شیمیایی بیشتری کسب کند.

ویتنی در پایان اعلام کرد: از نظر علمی و منطقی این نکته که یک گیاه توانسته است تا با استفاده از قوانین فیزیک، نور اطرافش را به روش های مختلف دستکاری و بهینه سازی کند بسیار جالب توجه است. من گمان می کنم که واقعا ممکن است در شرایط و محیط های دیگر هم چنین اتفاقی در حال رخ دادن باشد و شاید اگر تا به حال متوجه روش هایی مشابه در گیاهان دیگر نشده ایم، فقط به این دلیل است که سایر گیاهان رنگ عجیبی از خود نشان نداده اند.

 

فروزان طاهری
اگر بخوام یه نامه از زندگیم بنویسم، خیلی کوتاهش میشه پر ماجرا و عالی و به سرعت رو به بالا، اونقدر که یه وقتا ترس برم میداره! شانس اینو داشتم که از دانشگاه تهران مهندسیم رو بگیرم ولی اگه شما این شانس رو نداشتین بهتون میگم چیز چندانی رو از دست ندادین! می نویسم، تدریس می کنم، برای چندتا وبسایت داخلی و بین المللی تولید محتوا می کنم، ترجمه می کنم و یادم می مونه لبخند بزنم!
از این نویسنده

بدون دیدگاه

جهت ارسال پیام و دیدگاه خود از طریق فرم زیر اقدام و موارد زیر را رعایت نمایید:
  • پر کردن موارد الزامی که با ستاره قرمز مشخص شده است اجباری است.
  • در صورتی که سوالی را در بخش دیدگاه مطرح کرده باشید در اولین فرصت به آن پاسخ داده خواهد شد.