النباتات تخرق قواعد الكيمياء الحيوية من خلال اتخاذ '' قرارات سرية ''

النباتات تخرق قواعد الكيمياء الحيوية من خلال اتخاذ '' قرارات سرية ''

ثيل الرشاد (A. thaliana).

اكتشف الباحثون للتو عملية لم تكن معروفة من قبل والتي تجعل من المنطقي "القرارات السرية" التي تتخذها النباتات عند إطلاق الكربون مرة أخرى في الغلاف الجوي.

قال هارفي ميلار ، عالم الكيمياء الحيوية النباتية بجامعة أستراليا الغربية ، لموقع Live Science Arab: "وجدنا أن النباتات تتحكم في تنفسها بطريقة لم نتوقعها ، فهي تتحكم في مقدار الكربون الناتج عن عملية التمثيل الضوئي التي تحتفظ بها لبناء الكتلة الحيوية باستخدام قناة التمثيل الغذائي" .

"يحدث هذا بشكل صحيح كخطوة قبل أن يقرروا حرق مركب يسمى البيروفات لصنع وإطلاق ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى في الغلاف الجوي."

إذا كنت تفكر في علم الأحياء في المدرسة الثانوية ، فقد تتذكر أنه أثناء عملية التمثيل الضوئي ، تصنع النباتات السكر أو السكروز. ينتج النبات عادة فائضًا من السكروز ؛ يتم تخزين البعض ، والبعض الآخر متدهورة. يسمى هذا بدورة حامض الستريك (أو حمض الكربوكسيل) ، وهو مهم بنفس القدر للحياة.

كجزء من هذه الدورة ، يتم تقسيم السكروز ، الذي يحتوي على اثنتي عشرة ذرة كربون ، إلى جلوكوز بستة ذرات كربون. ثم يتم تكسير الجلوكوز إلى بيروفات ، التي تحتوي على ثلاثة ذرات كربون. ينتج عن استخدام البيروفات للطاقة الكربون كمنتج نفايات ، لذلك يتم اتخاذ "القرار" في هذه المرحلة في المصنع.

قال ميلار لموقع Live Science Arab: "البيروفات هي النقطة الأخيرة لاتخاذ قرار".

"يمكنك حرقه وإطلاق ثاني أكسيد الكربون ، أو يمكنك استخدامه لبناء الدهون الفوسفورية والزيوت النباتية والأحماض الأمينية والأشياء الأخرى التي تحتاجها لتكوين الكتلة الحيوية."

جاء الاكتشاف أثناء العمل على كائن نباتي كلاسيكي يسمى تال رشاد ( Arabidopsis thaliana ) .  قام الباحثون ، بقيادة عالم الجزيئات النباتية بجامعة أستراليا الغربية Xuyen Le ، بتسمية البيروفات بـ C13 (أحد نظائر الكربون) لتتبع مكان تحوله خلال دورة حمض الستريك ، ووجدوا أن البيروفات من مصادر مختلفة كان يستخدم بشكل مختلف.

هذا يعني أن المصنع يمكنه بالفعل تتبع مصدر البيروفات والتصرف وفقًا لذلك ، واختيار إما إطلاقه أو التمسك به لأغراض أخرى.

"لقد وجدنا أن ناقلًا في الميتوكوندريا يوجه البيروفات إلى التنفس لإطلاق ثاني أكسيد الكربون ، ولكن يتم الاحتفاظ بالبيروفات المصنوع بطرق أخرى بواسطة الخلايا النباتية لبناء الكتلة الحيوية - إذا تم حظر الناقل ، تستخدم النباتات البيروفات من مسارات أخرى للتنفس ،" قال.

"كان البيروفات المستوردة المصدر المفضل لإنتاج السترات."

يقترح الفريق أن هذه القدرة على اتخاذ القرارات تكسر القواعد العادية للكيمياء الحيوية ، حيث عادةً ما يكون كل رد فعل منافسة والعمليات لا تتحكم في المكان الذي يذهب إليه المنتج.

يقول ميلار: "يكسر التوجيه الأيضي هذه القواعد من خلال الكشف عن ردود الفعل التي لا تتصرف على هذا النحو ، ولكنها قرارات محددة في عمليات التمثيل الغذائي المحمية من التفاعلات الأخرى".

"هذه ليست القناة الأيضية الأولى التي يتم العثور عليها على الإطلاق ، لكنها نادرة نسبيًا ، وهذا هو أول دليل على وجود قناة تحكم هذه العملية في التنفس."

على الرغم من أن النباتات هي مخازن رائعة لثاني أكسيد الكربون - إلا أن  الغابات  وحدها تخزن حوالي 400 جيجا طن من الكربون  - لا يتم الاحتفاظ بكل جزيء من ثاني أكسيد الكربون الذي  تمتصه النباتات. يتم إطلاق حوالي نصف ثاني أكسيد الكربون الذي تمتصه النباتات مرة أخرى في الغلاف الجوي.

قد تكون القدرة على جعل النباتات تخزن كمية أكبر قليلاً من ثاني أكسيد الكربون في هذه العملية طريقة رائعة لمساعدة مشاكل تغير المناخ لدينا.

"عندما نفكر في بناء وتربية النباتات من أجل المستقبل - لا ينبغي أن نفكر فقط في الكيفية التي يمكن بها أن تكون غذاءً جيدًا وطعامًا جيدًا لصحتنا ، ولكن أيضًا ما إذا كانت يمكن أن تكون مستودعات جيدة للكربون لصحة الغلاف الجوي التي نتمتع بها جميعًا تعتمد على "، قال ميلار لموقع Live Science Arab.

لم يأتِ مثل هذا التحسين المستقبلي بعد ، حيث اكتشف الباحثون للتو هذه العملية الكيميائية الحيوية لتتأخر معها. ولكن إذا تمكنا من اختطاف الطريقة التي تتخذ بها النباتات قرارات بشأن تخزين الكربون ، فقد يكون ذلك جزءًا من اللغز الأكبر لتخفيف تغير المناخ.