ما رأيك لو كان بإمكانك إعادة شحن طاقتك بمجرد الجلوس في الشمس؟ تعد القدرة على استخدام ضوء الشمس لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى أكسجين وطاقة مجالًا حصريًا للنباتات والطحالب. أما الآن، فقد نجح الباحثون في اليابان في إنشاء خلايا حيوانية تقوم بالتمثيل الضوئي.
أخذ علماء الأحياء البلاستيدات الخضراء – مكونات الخلية المسؤولة عن عملية التمثيل الضوئي – من الطحالب الحمراء وحقنوها في خلايا الهامستر. ونتيجة لذلك، اكتسبت الخلايا الحيوانية القدرة على التمثيل الضوئي للضوء. هذا الإنجاز، المفصل في دراسة نشرت في 31 أكتوبر في مجلة Proceedings of the Japan Academy، يتحدى الافتراض القائل بأن الجمع بين البلاستيدات الخضراء والخلايا الحيوانية أمر مستحيل.
وقال ساتشيهيرو ماتسوناجا من جامعة طوكيو، الذي شارك في تأليف الدراسة، في بيان لجامعة طوكيو: “على حد علمنا، هذا هو أول اكتشاف تم الإبلاغ عنه لنقل الإلكترون الضوئي في البلاستيدات الخضراء المزروعة في الخلايا الحيوانية”. نقل الإلكترون الضوئي هو مرحلة التمثيل الضوئي التي تنتج طاقة النبات أو الطحالب.
وأضاف: “كنا نظن أن البلاستيدات الخضراء سيتم هضمها بواسطة الخلايا الحيوانية في غضون ساعات من إدخالها”. “ومع ذلك، ما وجدناه هو أنها استمرت في العمل لمدة تصل إلى يومين، وحدث نقل الإلكترون لنشاط التمثيل الضوئي.”
وأكد الباحثون ذلك من خلال تحليل البلاستيدات الخضراء داخل خلايا الهامستر من خلال العديد من تقنيات التصوير، وطبقوا طريقة تستخدم نبضات الضوء لإثبات أن نقل الإلكترون الضوئي يحدث بالفعل. وكتبوا في الدراسة: “لقد توقعنا أن البلاستيدات الخضراء المدمجة في الخلايا الحيوانية قد تظل مستقرة وتنتج الطاقة بشكل مستمر بغض النظر عن الظروف البيئية”.
في حين أن فكرة الحيوانات التي تعمل بالطاقة الشمسية مثيرة للاهتمام، إلا أن هذا ليس هو الهدف في الواقع؛ رؤية الفريق للتطبيق المستقبلي لهذه التكنولوجيا أكثر عملية. ويقترحون إمكانية دمج “الكائنات المستوية”، كما يطلق عليها، في هندسة الأنسجة الاصطناعية. تواجه الأنسجة المزروعة في المختبر أحيانًا صعوبة في النمو بسبب نقص الأكسجين، ويمكن حل هذه المشكلة عن طريق إدخال خلايا حيوانية تقوم بالتمثيل الضوئي.
“الأنسجة المزروعة في المختبر، مثل الأعضاء الاصطناعية واللحوم الاصطناعية وصفائح الجلد، مصنوعة من طبقات متعددة من الخلايا. ومع ذلك، هناك مشكلة تتمثل في عدم قدرتها على زيادة الحجم بسبب نقص الأكسجة (انخفاض مستويات الأكسجين) داخل الأنسجة، مما يمنع انقسام الخلايا. “من خلال الخلط في الخلايا المزروعة بالبلاستيدات الخضراء، يمكن توفير الأكسجين للخلايا من خلال عملية التمثيل الضوئي، عن طريق تشعيع الضوء، وبالتالي تحسين الظروف داخل الأنسجة لتمكين النمو.”
لاحظ الباحثون أن خلايا الهامستر المملوءة بالبلاستيدات الخضراء لديها أيضًا معدل نمو أعلى، مما يشير إلى أن البلاستيدات الخضراء مرت بمصدر الكربون (الوقود) إلى الخلايا الحيوانية بالإضافة إلى الأكسجين.
ويخطط الفريق لمواصلة أبحاثه الرائدة حول هذه الخلايا “السطحية”. من يدري – ربما في المستقبل، لن تكون النباتات المنزلية الخاصة بك هي الوحيدة التي تمتص أشعة الشمس للحصول على دفعة.