عربي English Türkçe اردو فارسى
pdf
Logo
صورة الغلاف اقرأ النسخة المطبوعة
آخر الأخبار
استمع إلى "إيجاز" اليوم
5:33 دقيقه
علوم

فريق علمي أميركي يفك شفرة نمو جذور النبات

فريق علمي أميركي يفك شفرة نمو جذور النبات
TT
TT

فريق علمي أميركي يفك شفرة نمو جذور النبات

فريق علمي أميركي يفك شفرة نمو جذور النبات

لا يوجد نظام عضوي في الجسم يفعل الكثير للبشر، مثلما تفعل الجذور للنباتات، فبنية نظام الجذر في النبات أمر بالغ الأهمية لنموه، لكن عملية إنشاء جذور جديدة يمكن أن تأتي بتأثيرات معاكسة في أوقات معينة، وهي العملية التي حاول فريق بحثي من جامعة واشنطن فهمها خلال دراسة نشرت في 18 يوليو (تموز) بدورية Developmental Cell.
قبل هذه الدراسة لم يكن من الواضح كيف تحدد النباتات ما يكفيها من الجذور ومتى تقرر التوقف عن إنتاج المزيد، ولكن الباحثين نجحوا في تحديد ناقل خلوي يربط بين اثنين من أقوى الهرمونات في نمو النبات، وهما «أوكسين» و«سيتوكينين»، وأوضحوا أن هذا الناقل يتحكم في تشغيل عملية الإنتاج والتوقف.
وكان من المعروف أن هرمون «أوكسين» يتحكم في كل جانب من جوانب نمو النبات وتنميته، بما في ذلك تحفيز نمو الجذر بشكل عام. وأظهرت الأبحاث السابقة أيضا أن هرموناً آخر مهماً يدعى «السيتوكينين» له تأثير في السيطرة على المواقع التي يمكن أن تنبت فيها جذور جانبية جديدة، ويضمن التباعد الكافي بينها.
والجذور الجانبية هي التي تتفرع أفقياً مثل الأصابع، وتشكل غالبية كتلة الجذر، وكشفت نتائج الدراسة عن إحدى الطرق التي يمكن أن يقلل بها «السيتوكينين» من إنتاج الجذر الجانبي، وذلك عن طريق زيادة مستويات الناقل الخلوي للحد من مساهمات الأوكسين المسؤول عن الإنتاج. كما كشفت الدراسة عن أن هذا الناقل الخلوي الذي أطلق عليه اسم «TOB1» يمكنه أن يزيل مركبات (IBA) المسؤولة عن تنشيط هذا الهرمون عن طريق تحريكها إلى عضو في الخلية النباتية يعمل كمساحة تخزين، وهذا الإجراء يحرم «الأوكسين» من استغلال كامل طاقته لتعزيز نمو الجذر.
ويلخص تقرير نشره موقع جامعة واشنطن هذه العملية، حيث ذهب إلى أن الناقل الخلوي «TOB1» هو الفرامل التي يتم وضعها لمنع الإنتاج غير المرغوب فيه للجذور، ويكون هرمون السيتوكينين هو القدم التي يتم وضعها على الفرامل.
وأشار التقرير إلى أن الفريق البحثي أكد هذه النتائج، عن طريق استخدام تقنيات تعديل الجينات لرؤية ماذا سيحدث عند القضاء على هذا الناقل الخلوي، حيث أدى ذلك إلى إنتاج ضعف عدد الجذور الجانبية، دون التضحية بعمق الجذر.
وتقول د.لويسا شترادر، المدير المشارك لمركز علوم وهندسة النظم الحية بجامعة واشنطن، والباحثة الرئيسية بالدراسة في تصريحات خاصة لـ«الشرق الأوسط»، بأنه يمكن استخدام هذه المعرفة لزيادة الإنتاج في النباتات، وخاصة عندما تساعد أنظمة زيادة الجذر في الحصول على المياه. وتضيف أن حظر نشاط الناقل الخلوي (TOB1) أثناء نمو الشتلات المبكر يمكن استخدامه أيضا لزيادة الإنتاجية.
وعن الخطوة البحثية التالية، تشير شترادر إلى أنهم في المستقبل سوف يستكشفون كيفية تعديل نشاط هذا الناقل الخلوي حسب الظروف البيئية المختلفة ومنها على سبيل المثال محتوى مغذيات التربة.

مواضيع
أميركا

الأكثر قراءة

 
 
علوم

مصاعد فضائية لرحلات جماعية إلى القمر

رسم تخيلي للمصعد القمري
رسم تخيلي للمصعد القمري
  • لندن: «الشرق الأوسط»
TT
  • لندن: «الشرق الأوسط»
TT

مصاعد فضائية لرحلات جماعية إلى القمر

رسم تخيلي للمصعد القمري
رسم تخيلي للمصعد القمري

حتى مع انخفاض أسعار رحلات الفضاء بشكل كبير في ثلاثينات القرن الحادي والعشرين المقبلة، فإن التكاليف البيئية والمالية المترتبة على استخدام الصواريخ المعبأة بوقود كيميائي للإفلات من جاذبية الأرض، كانت سبباً في إعاقة التوسع البشري إلى القمر وما بعده. كما كان هناك أيضاً غضب واسع النطاق من أن استكشاف الفضاء أصبح حكراً على الأغنياء، ما أدى إلى الرغبة في إضفاء «الطابع الديمقراطي» على الوصول إلى الفضاء.

مصاعد فضائية

كان الحلم، منذ قرون، أن نبني مصعداً فضائياً لنقلنا من الأرض إلى الفضاء من دون استخدام الصواريخ. ولكن كيف يمكن بناؤه، وأين؟ كانت التحديات الهندسية، جنباً إلى جنب مع العقبات السياسية، بالغة الضخامة. وكانت الإجابة تتلخص في قلب الفكرة وبناء خط واصل من سطح القمر إلى مدار الأرض... كل ما عليك فعله هو أن تنتقل من الأرض إلى نهاية الخط الواصل ثم القفز إلى ترام يعمل بالطاقة الشمسية والتحرك على طول المسار إلى القمر.

لكن تظل هناك حاجة إلى الصواريخ للوصول إلى النهاية المتدلية للخط الواصل، ولكن بما أن تلك الصواريخ لن تضطر إلى الإفلات تماماً من جاذبية الأرض، فانها ستحتاج إلى وقود أقل بكثير.

وكتب روان هوب في مجلة «نيو ساينتست» العلمية، وعلى عكس التصميمات التقليدية للمصاعد الفضائية، أن الخط الذي تسير عليه لم يكن بحاجة إلى ثقل موازن عملاق، يكون الضغط على الكابل أقل بكثير، وتكون المواد اللازمة لجعل هذا الأمر حقيقة متاحة، وأصبحت الفكرة قابلة للتطبيق بحلول عام 2040.

بمجرد بنائه، يصبح من الممكن نقل البشر والبضائع من الأرض بواسطة الصواريخ إلى الخط الواصل ثم إلى القمر، مع خفض إجمالي كمية الوقود اللازمة لنقل شيء ما من عالمنا إلى القمر الطبيعي بمقدار الثلثين. وأدى انخفاض الأسعار الناجم عن ذلك إلى تغيير جذري فيما يمكن القيام به في الفضاء ومن يمكنه أن يذهب من البشر.

خط قمري

يتم تصميم قاعدة أول خط قمري واصل بالقرب من القطب الجنوبي للقمر، على الجانب القريب من القمر، حيث يجري إنشاء العديد من القواعد القمرية في ثلاثينات القرن الحادي والعشرين للاستفادة من الضوء شبه الثابت في القطب الجنوبي والاحتياطيات الكبيرة من المياه المتجمدة في فوهة «شاكلتون».

على عكس قواعد القمر، التي ترتبط بالشركات الخاصة والدول على الأرض، يعد المصعد مورداً مشتركاً. وقد تم بناؤه بموجب قوانين وضعتها المنظمات غير الحكومية مثل مؤسسة «من أجل كل أنواع القمر» For All Moonkind ومؤسسة «القمر المفتوح» Open Lunar Foundation، والمنظمات المناظرة في المناطق المساهمة الرئيسية (الهند، واليابان، والصين، والاتحاد الأوروبي).

إن الخط الواصل يتصل بالقمر عبر نقطة «لاغرانج» القمرية «إل 1». هذه هي المناطق في الفضاء حيث تتوازن الجاذبية للقمر والأرض، ولا تكون هناك حاجة إلى الوقود للحفاظ على موضع الجسم.

في الواقع، فإن هذه النقطة هي عبارة مواقف سيارات في الفضاء، ومن ثمّ فهي مواقع مفيدة للغاية للمستودعات والموانئي الفضائية. الخط الواصل - أو السلم القمري Lunar Ladder، أو الممشى القمري MoonWalk، أو «عصا الجبن» Cheese Stick، كما كان يُطلق عليه بشكل مختلف - تم بناؤه في وقت واحد من مستودع فضائي في «إل 1» والقاعدة على سطح القمر. وتم اختيار البوليمر الاصطناعي فائق القوة «إم 5» كمادة، لتسليم آلاف الأطنان منه إلى «إل 1» للبناء.

كل ما عليك فعله هو الانتقال من الأرض إلى نهاية الخط الواصل والقفز إلى الترام الشمسي والتحرك على طوله إلى القمر.

تطورات المصعد القمري التاريخية

أثار هذا المشروع عدة تطورات مفيدة. كانت الصواريخ الكيميائية، التي توفر قوة دفع كافية للخروج من سطح كوكب، لا تزال قيد الاستخدام للوصول إلى مدار الأرض المنخفض، ولكن بعد ذلك، انضمت المحركات الأيونية إلى المصعد، ثم استُخدمت بعد ذلك للتحرك في جميع أرجاء النظام الشمسي. تولد هذه المحركات قوة دفع عن طريق تسريع الذرات المشحونة كهربائياً عبر حقل كهربائي، وكانت تعمل بالطاقة الشمسية، ولقد سمح هذا باستكشاف الكون الواسع على نحو أقل تكلفة وأكثر عمقاً.

يرجع أول اقتراح للمصاعد الفضائية إلى عام 1895، في تجربة فكرية ابتكرها رائد الفضاء الروسي «كونستانتين تسيولكوفسكي». كتب تسيولكوفسكي في عام 1911 يقول: «الأرض مهد الإنسانية، ولكن البشرية لا يمكن أن تبقى في المهد إلى الأبد». وقد أجري أول اختبار لهذه التكنولوجيا عام 2018، مع ظهور مشروع «STARS - Me»: القمر الاصطناعي الآلي المستقل المربوط بالفضاء - المصعد المصغر».

حدث هذا بجوار محطة الفضاء الدولية، باستخدام تصميم من قبل الباحثين في جامعة شيزوكا في اليابان. ويتكون من قمرين اصطناعيين صغيرين متصلين بكابل طوله 11 متراً مع زاحف يتنقل بينهما.

في ثلاثينات القرن الحادي والعشرين، عندما تبدأ بعثات «أرتميس» إلى القمر، سيتم بناء محطة «البوابة الفضائية» في المدار القمري، وأصبح هذا حجر انطلاق لمستودع «إل 1».

إن الخط الواصل يلعب دوراً محورياً في إضفاء الطابع الديمقراطي على الفضاء، إذ يصبح الذهاب إلى القمر للعمل أو قضاء وقت الفراغ شيئاً يمكن لأي شخص تقريباً فعله إذا أراد. ويتبع ذلك تحقيق اختراقات علمية من إنشاء قاعدة أبحاث في «إل 1»، ويتم نقل العمليات المدمرة - مثل التعدين - خارج كوكب الأرض. فقد تم نقل جزء كبير من البنية الأساسية الصناعية الملوثة للأرض - لا سيما منشآت الخوادم التي تدعم الطلب على الكومبيوترات - إلى القمر، حيث يمكن استخدامها بكفاءة أكبر بواسطة الطاقة الشمسية.