كشفت دراسة جديدة عن إمكانية محتملة “للتحدث” مع النباتات وتحذيرها من هجمات وشيكة أو من طقس متطرف.
ورغب فريق من علماء النباتات في “مختبر ساينزبوري” بجامعة كمبريدج تحويل ذلك “الخيال” العلمي إلى واقع باستخدام تراسل يرتكز على الضوء بغية التواصل مع النباتات.
وأظهرت التجارب المخبرية المبكرة التي أجريت على نبات التبغ أن آلية الدفاع الطبيعية للنباتات (الاستجابة المناعية) يمكن أن تنطلق باستخدام الضوء كمحفز (مرسال).
ومن خلال استخدام الضوء كمرسال، يعمل الباحثون على تطوير أدوات تمكن النباتات من التواصل مع البشر، والعكس بالعكس.
في حياة الإنسان اليومية، يستخدم الضوء في التواصل على غرار ما يحصل مع الإشارات المرورية وضوء اجتياز ممرات المشاة.
وفي هذا السياق، ذكر قائد البحث الدكتور ألكسندر جونز أنه “إذا صار بوسعنا تحذير النباتات من تفشي مرض وشيك أو هجوم لآفات، سيكون بوسع النباتات تفعيل آليات الدفاع الطبيعية لديها كي تتجنب تفشي الضرر. كذلك قد نستطيع إبلاغ النباتات في شأن اقتراب حوادث مناخية متطرفة على غرار موجات الحر أو الجفاف، مما سيمكنها من تعديل أنماط نموها أو الاحتفاظ بالمياه. وربما يؤدي ذلك إلى ممارسات زراعة مستدامة وأكثر فاعلية، وكذلك تقليص الحاجة إلى المواد الكيماوية”.
في وقت سابق، طور الباحثون في جامعة كامبريدج سلسلة من أجهزة الاستشعارات البيولوجية التي تقيس التفاعلات البيولوجية أو الكيماوية، باستخدام الضوء الفلوري (الفلورسنت) بهدف التواصل بصرياً في الوقت الفعلي في شأن ما يحصل على مستوى خلايا النباتات.
تكشف تلك المستشعرات كيفية تفاعل النباتات مع ضغوط البيئة، مما يعني أن النباتات تتواصل مع الإنسان.
وتصف الدراسة الجديدة أداة يطلق عليها اسم “هايلايتر” Highlighter التي تعمل عبر استخدام ظروف ضوئية محددة في تنشيط جينات معينة داخل النباتات، كأن تحفز آلياتها الدفاعية مثلاً. ومن المستطاع وصف تلك الحالة بأنها حديث للإنسان مع النباتات.
وفي ذلك السياق، عمل بو لارسن الذي صمم أداة “هايلايتر” أثناء عمله في مختبر ساينزبوري بجامعة كمبريدج، على تقريب العلماء خطوة من هدف التحدث مع النباتات بواسطة تصميم نظام تعبير جيني يتحكم به الضوء [نظام بصري وراثي optogenetics system] صمم خصيصاً للنباتات.
ويشكل علم البصريات الوراثية تقنية تستخدم الضوء في تفعيل أو إلغاء تفعيل، عملية محددة.
وبحسب الدكتور جونز، “تعد محفزات الضوء زهيدة الثمن وتأثيرها قابل للإنعاس وغير سامة ويمكنها أن تقدم بدقة عالية”.
وبحسب الدراسة، حينما يركب جهاز “هايلايتر” في النباتات فإنه يستعمل إشارات ضوئية طفيفة التوغل [في مناطق معينة من الجينات] بهدف تفعيل [آلية معينة] وإلغاء التفعيل.
وأضاف الدكتور جونز، “تعد أداة (هايلايتر) خطوة مهمة نحو الأمام في تطور أدوات علم البصريات الوراثي في النباتات ويمكن تطبيق التحكم الجيني العالي الدقة في دراسة مجموعة واسعة من الأسئلة الأساسية المتعلقة ببيولوجيا النباتات. ويضاف إلى ذلك أن مجموعة أدوات متزايدة مخصصة للتعامل مع النباتات تتميز بخصائص بصرية متنوعة بوسعها أن تفتح فرصاً رائعة لتحسين المحصول. ومثلاً، بوسعنا في المستقبل أن نستخدم حالة ضوء واحدة لإطلاق استجابة مناعية، ثم حالة ضوئية أخرى لتوقيت سمة معينة في النباتات على غرار تفتح الأزهار أو نضوج الثمار”.
