دراسة جديدة تبين دور ميكانيك الكم في عالم النبات

كتير ناس سمعوا عن الفيزياء الكمومية, ولاشعوريّاً عند سماع هالكلمة , الانسان بيتخيل مخابر فيزيا و جسيمات صغيرة وأمور معقدة كتيير وشروط صعبة الفهم .بس معقول تكون الفيزياء الكمومية موجودة حتى بأبسط الأحياء متل البكتيريا أو النباتات؟

تقترح قوانين ميكانيك الكم أن الجسيمات في بعض الشروط تستطيع التواجد في مكانين في وقت واحد في حين يعجز البشر عن ذلك وفي حين تم رصد دلائل قوية عن ذلك في المختبرات ولكن بعض العلماء يقترحون أنه يمكننا ان نرصد هذه الحالة ايضا في مملكة النباتات.

وقد لاقت هذه النظرية في السنوات الأخيرة دعماً أكبر , وذلك بعد اجراء دراسة نشرت تفاصيلها في مجلة “Science” تقترح أن النباتات تستخدم هذه الظواهر الفيزيائية في نشاطاتها الحيوية .

• الطريق الأكثر فعالية :

تستخدم النباتات حوالي 95% من ضوء الشمس الذي تتلقاه وتحوله إلى طاقة كيميائية بعملية التركيب الضوئي خلال جزء من مليون مليار جزء من الثانية ويعود السبب وراء هذه الكفاءة شبه المثالية إلى أن جسيمات الطاقة التي ندعوها فوتونات تسري عبر النظام الحي بعدة طرق في ان واحد باستخدام التأثيرات الكمومية وتبقى مترابطة فيما بينها عبر ما يعرف في مصطلحات ميكانيك الكم بالتماسك coherence حيث تزود هذه الفوتونات التفاعل في النباتات أو في البكتيريا الأرجوانية بالطاقة اللازمة لانتاج الكربوهيدرات بحسب البحث المنشور في مجلة Science. 

• التأثيرات الكمية في الطبيعة

تم اختبار مبدأ التماسك سابقا على مجموعات كبيرة من الجزيئات ضمن البكتيريا الأرجوانية باسقاط حزم ليزرية عليها ودراسة مستويات الطاقة للجملة كاملة وقد وجد سابقا أن تأثيرات ميكانيك الكم كانت ضعيفة في هذه الحالة ولم يستطيعوا تحديد ما إذا كان هذا يعود لضعف مشاركتها في العملية أم بسبب فروقات الاهتزازات البسيطة بين فوتونات كل جزيء مما يجعلها تماسكها غير واضحا.

قامت الدراسة الحديثة بنفس التجربة على نفس البكتيريا , لكن في هذه الدراسة قام العلماء باسقاط شعاع الليزر على جزيء واحد وليس على ملايين الجزيئات.

ان التجمّعات المسؤولة عن تحليل الضوء داخل البكتيريا تنتظم بشكل حلقات عديدة متجاورة , مما يصعب التجربة , لذلك قام العلماء بعزل حلقات فردية ووضعها خارج البكتيريا وإسقاط الشعاع عليها.

عند اصطدام الفوتونات بإحدى الحلقات تقوم هذه الحلقة باصدار ضوئي (مما يدل على انتقال الطاقة من مستوى اعلى الى مستوى أدنى).كما لاحظ الباحثون أنّ هذا الاصدار الضوئي ليس ثابت الشدة , فالضوء يزداد ويقل توهّج.

يقول كوغديل : " هذا التذبذب بين المستوى الأعلى والأدنى ناتج عن مبدأ التماسك".

كريغ إنغل دكتور الكيمياء في جامعة شيكاغو , لم يكن ضمن فريق البحث لكنّه يرى أن أكثر ما يثير الانتباه في هذا البحث انه يكشف عن أحد جوانب التركيب الضوئي وكيف يعمل , كما أنه يقول " إنّ البحث يكشف عن تصميم ومبادئ جديدة للتحكم في سريان الطاقة داخل الأنظمة الجزيئية ,ويفتح الطريق لمزيد من الكفاءة في التركيب الضوئي , وذلك اذا استطعنا معرفة العوامل التي تؤثر في التماسك وذبذباته ".

ان هذا الانجاز العلمي قد يفتح الطريق أيضا أمام خلايا ضوئية لتوليد الطاقة الكهربائية بكفاءة , وذلك عن طريق عمليات تركيب ضوئي اصطناعية تحاكي ما يحدث ربما داخل كل نبتة غضّة.

أكيد بعد هيك حكي رح تتغير نظرتنا لنباتاتنا الموجودة بالبيت شو رأيكون.

حقوق الصورة:  agsandrew | Shutterstock 

المصدر: هنا