الجديد‏ ‏في‏ ‏العلم التركيب‏ ‏الضوئي‏..‏ غذاء‏ ‏يعيش‏ ‏عليه‏ ‏النبات‏ ‏والحيوان

‏* ‏النباتات‏ ‏الخضراء‏ ‏نظفت‏ ‏جو‏ ‏الكرة‏ ‏الأرضية‏ ‏وحعلت‏ ‏استنشاق‏ ‏الهواء‏ ‏ممكنا‏..‏
‏* ‏فأر‏ ‏في‏ ‏إناء‏ ‏زجاجي‏ ‏يحل‏ ‏لغزا‏ ‏عمره‏ 2.5 ‏مليار‏ ‏سنة
هل‏ ‏فكرت‏ ‏يوما‏ ‏فيما‏ ‏يحدث‏ ‏عندما‏ ‏تدلف‏ ‏أشعة‏ ‏الشمس‏ ‏إلي‏ ‏غرفتك‏.. ‏أو‏ ‏وأنت‏ ‏واقف‏ ‏بجوار‏ ‏نافذتك‏ ‏تطل‏ ‏علي‏ ‏الزهور‏ ‏التي‏ ‏تتفتح‏ ‏عندما‏ ‏تلامسها‏ ‏أشعة‏ ‏الشمس‏ ‏وتري‏ ‏ذرات‏ ‏الغبار‏ ‏وهي‏ ‏تتراقص‏ ‏في‏ ‏الأشعة‏ ‏الذهبية؟‏ ‏وهل‏ ‏راقبت‏ ‏ذلك‏ ‏الشعاع‏ ‏وهو‏ ‏ينقسم‏ ‏إلي‏ ‏أطياف‏, ‏أو‏ ‏انحلال‏ ‏النور‏ ‏إلي‏ ‏ألوانه‏ ‏الأصلية‏ ‏بانعكاسه‏ ‏علي‏ ‏منشور‏ ‏أو‏ ‏غيره؟‏ ‏حقيقة‏ ‏أن‏ ‏أشعة‏ ‏الشمس‏ ‏تحتوي‏ ‏علي‏ ‏ملايين‏ ‏الغرائب‏ ‏والعجائب‏, ‏فهذا‏ ‏الرسول‏ ‏الشمس‏ ‏يحضر‏ ‏معه‏ ‏الدفء‏ ‏عبر‏ ‏ثلاثة‏ ‏وتسعين‏ ‏مليونا‏ ‏من‏ ‏الأميال‏ ‏يجتاز‏ ‏فيها‏ ‏الفراغ‏ ‏الأسود‏ ‏الداكن‏ ‏البارد‏.‏
إن‏ ‏أميز‏ ‏ما‏ ‏في‏ ‏شعاع‏ ‏الشمس‏ ‏عملية‏ ‏التركيب‏ ‏الضوئي‏ ‏الذي‏ ‏يقوم‏ ‏به‏, ‏وهي‏ ‏العملية‏ ‏التي‏ ‏تحول‏ ‏بها‏ ‏أوراق‏ ‏النبات‏ ‏الخضراء‏ ‏الطاقة‏ ‏الشمسية‏ ‏إلي‏ ‏طعام‏ ‏لجميع‏ ‏المخلوقات‏ ‏وفي‏ ‏عملية‏ ‏التركيب‏ ‏الضوئي‏, ‏فإن‏ ‏طاقات‏ ‏ضوءالشمس‏ ‏تستخدم‏ ‏لضم‏ ‏الذرات‏ ‏التي‏ ‏تؤخذ‏ ‏من‏ ‏الماء‏ ‏والهواء‏ ‏إلي‏ ‏جزيئات‏ ‏نشطة‏ ‏من‏ ‏السكر‏. ‏وينشأ‏ ‏عن‏ ‏هذا‏ ‏التركيب‏ ‏أن‏ ‏يفر‏ ‏الأوكسجين‏ ‏الحر‏ ‏ليجدد‏ ‏جو‏ ‏الكرة‏ ‏الأرضية‏ ‏الذي‏ ‏نعيش‏ ‏فيه‏.‏
وكان‏ ‏أول‏ ‏من‏ ‏اكتشف‏ ‏هذا‏ ‏التركيب‏ ‏الضوئي‏ ‏العالم‏ ‏جوزيف‏ ‏بريسكي‏ ‏في‏ ‏عام‏ 1771 ‏وكان‏ ‏من‏ ‏علماء‏ ‏اللاهوت‏ ‏في‏ ‏بريطانيا‏ ‏أثناء‏ ‏تجاربه‏ ‏التي‏ ‏كان‏ ‏يجريها‏ ‏علي‏ ‏الهواء‏ ‏فوجد‏ ‏أن‏ ‏فأرا‏ ‏بدأ‏ ‏يختنق‏ ‏بعد‏ ‏أن‏ ‏وضعه‏ ‏في‏ ‏إناء‏ ‏زجاجي‏ ‏محكم‏ ‏ولكن‏ ‏عندما‏ ‏وضع‏ ‏غصن‏ ‏نعناع‏ ‏داخل‏ ‏الإناء‏ ‏بدأ‏ ‏الفأر‏ ‏يفيق‏. ‏وفي‏ ‏ذلك‏ ‏الوقت‏ ‏لم‏ ‏يعرف‏ ‏بريسكي‏ ‏أن‏ ‏الأكسجين‏ ‏في‏ ‏داخل‏ ‏الإناء‏ ‏قد‏ ‏تجدد‏ ‏بعد‏ ‏أن‏ ‏لعب‏ ‏ضوء‏ ‏الشمس‏ ‏دوره‏ ‏عندما‏ ‏سقط‏ ‏علي‏ ‏أغصان‏ ‏النعناع‏.‏
ومن‏ ‏هذه‏ ‏التجربة‏ ‏بدأ‏ ‏البحث‏ ‏في‏ ‏سر‏ ‏التركيب‏ ‏الضوئي‏ ‏الذي‏ ‏تحدي‏ ‏العلماء‏ ‏بعد‏ ‏ذلك‏.‏
وفي‏ ‏السنوات‏ ‏الأخيرة‏ ‏بدأ‏ ‏لغز‏ ‏التركيب‏ ‏الضوئي‏ ‏يعرف‏ ‏تدريجيا‏ ‏رغم‏ ‏أنه‏ ‏لغز‏ ‏معقد‏ ‏لن‏ ‏يحل‏ ‏تماما‏ ‏حتي‏ ‏يفهم‏ ‏العلماء‏ ‏عمل‏ ‏الكلورفبل‏ ‏أي‏ ‏المادة‏ ‏الخضراء‏ ‏في‏ ‏النبات‏ ‏ورد‏ ‏الفعل‏ ‏المعقد‏ ‏الخاص‏ ‏بالكلوروبلاست‏ ‏وهي‏ ‏الأجهزة‏ ‏الميكروسكوبية‏ ‏التي‏ ‏يتمم‏ ‏بها‏ ‏الكلوروفيل‏ ‏عمله‏ ‏عن‏ ‏طريقها‏.‏
أننا‏ ‏نعرف‏ ‏قدرا‏ ‏كبيرا‏ ‏عن‏ ‏التركيب‏ ‏الضوئي‏ ‏ونعرف‏ ‏أيضا‏ ‏أن‏ ‏الكلوربلاست‏ ‏تشبه‏ ‏تحت‏ ‏الميكروسكوب‏ ‏أزرارا‏ ‏ناعمة‏ ‏خضراء‏ ‏تسبح‏ ‏في‏ ‏داخل‏ ‏خلية‏ ‏النبات‏.‏
ونعرف‏ ‏أن‏ ‏جزيئات‏ ‏الكلوروفيل‏ ‏تعترض‏ ‏بعض‏ ‏الإشعاعات‏ ‏القوية‏ ‏الصادرة‏ ‏عن‏ ‏الشمس‏ ‏وتحبس‏ ‏هذه‏ ‏الإشعاعات‏ ‏وتستخلص‏ ‏منها‏ ‏الطاقة‏. ‏وهذه‏ ‏القوة‏ ‏التي‏ ‏أسرت‏ ‏تتحكم‏ ‏في‏ ‏الكلوروبلاست‏ ‏الذي‏ ‏ينتج‏ ‏الطعام‏ ‏وتحصل‏ ‏علي‏ ‏أهم‏ ‏مادة‏ ‏وهي‏ ‏السكر‏ ‏الطازج‏ ‏علي‏ ‏هيئة‏ ‏جزيئات‏.‏
ويستخدم‏ ‏بعض‏ ‏السكر‏ ‏لإنعاش‏ ‏الورق‏ ‏الأخضر‏ ‏ذاته‏ ‏ويتحول‏ ‏بعضه‏ ‏الآخر‏ ‏إلي‏ ‏بروتين‏ ‏وزيوت‏ ‏ونشا‏ ‏يمكن‏ ‏أن‏ ‏تتحول‏ ‏إلي‏ ‏بذور‏ ‏أو‏ ‏فواكه‏ ‏أو‏ ‏أخشاب‏ ‏و‏ ‏جذوع‏ ‏قوية‏ ‏ويسبح‏ ‏بعضه‏ ‏علي‏ ‏هيئة‏ ‏مجري‏ ‏من‏ ‏العصارة‏. ‏وهذا‏ ‏الإنتاج‏ ‏الفائض‏ ‏من‏ ‏الطعام‏ ‏عن‏ ‏طريق‏ ‏التركيب‏ ‏الضوئي‏ ‏هو‏ ‏الذي‏ ‏يجعل‏ ‏الحياة‏ ‏علي‏ ‏ما‏ ‏هي‏ ‏عليه‏ ‏اليوم‏ ‏رائعة‏ ‏جميلة‏. ‏وتقوم‏ ‏النباتات‏ ‏بعملية‏ ‏التركيب‏ ‏الضوئي‏ ‏وحدها‏ ‏ولكن‏ ‏الحيوانات‏ ‏تتدخل‏ ‏أيضا‏ ‏لتأكل‏ ‏النباتات‏ ‏أو‏ ‏بعض‏ ‏الحيوانات‏ ‏الأخري‏ ‏التي‏ ‏أكلت‏ ‏النباتات‏ ‏بدورها‏. ‏وفي‏ ‏النهاية‏ ‏يعتمد‏ ‏كل‏ ‏مخلوق‏ ‏في‏ ‏الكرة‏ ‏الأرضية‏ ‏علي‏ ‏الطعام‏ ‏الذي‏ ‏ينتجه‏ ‏التمثيل‏ ‏الضوئي‏ ‏اعتمادا‏ ‏كليا‏.‏
وبما‏ ‏أن‏ ‏الكلوروبلاست‏ ‏ينتج‏ ‏السكر‏ ‏وتندمج‏ ‏ثلاثة‏ ‏عناصر‏ ‏معروفة‏ ‏للهواء‏ ‏والماء‏ ‏هي‏ ‏الكربون‏ ‏والهيدروجين‏ ‏والأكسجين‏ ‏فإنها‏ ‏تتخلص‏ ‏أيضا‏ ‏من‏ ‏الأكسجين‏ ‏الفائض‏ ‏أو‏ ‏الزائد‏ ‏وذلك‏ ‏بصب‏ ‏الأكسجين‏ ‏الحر‏ ‏في‏ ‏الهواء‏ ‏عبر‏ ‏ملايين‏ ‏السنين‏ ‏وعلي‏ ‏ذلك‏ ‏فإن‏ ‏النباتات‏ ‏الخضراء‏ ‏هي‏ ‏التي‏ ‏خلقت‏ ‏الجو‏ ‏الذي‏ ‏نعيش‏ ‏فيه‏ ‏الآن‏ ‏وجعلت‏ ‏استنشاق‏ ‏الهواء‏ ‏ممكنا‏ ‏لكل‏ ‏كائن‏ ‏حي‏. ‏والتركيب‏ ‏الضوئي‏ ‏منح‏ ‏المملكة‏ ‏الحيوانية‏ ‏منحتين‏: ‏النباتات‏ ‏الخضراء‏ ‏التي‏ ‏نعيش‏ ‏عليها‏ ‏والهواء‏ ‏النقي‏ ‏الذي‏ ‏نستنشقه‏.‏
قد‏ ‏تبدو‏ ‏ورقة‏ ‏النبات‏ ‏رقيقة‏ ‏أو‏ ‏كمصنع‏ ‏طعام‏ ‏له‏ ‏سقف‏ ‏شفاف‏ ‏وأنابيب‏ ‏يأتي‏ ‏الماء‏ ‏عن‏ ‏طريقهامن‏ ‏الأرض‏ ‏وثقوب‏ ‏في‏ ‏الأرض‏ ‏تفتح‏ ‏وتغلق‏ ‏التحكم‏ ‏في‏ ‏الرطوبة‏ ‏وتدفق‏ ‏الغازات‏ [‏يتدفق‏ ‏ثاني‏ ‏أكسيد‏ ‏الكربون‏ ‏إلي‏ ‏الداخل‏ ‏ويهرب‏ ‏الأكسجين‏ ‏الزائد‏ ‏إلي‏ ‏الخارج‏] ‏ويجب‏ ‏أن‏ ‏يغمر‏ ‏ورقة‏ ‏النبات‏ ‏ضوء‏ ‏الشمس‏ ‏وتمد‏ ‏بعصارة‏ ‏الماء‏ ‏حيث‏ ‏يذوب‏ ‏فيها‏ ‏كثير‏ ‏من‏ ‏المعادن‏ ‏من‏ ‏الأرض‏.‏
ومن‏ ‏نباتات‏ ‏الأرض‏ ‏نري‏ ‏أن‏ ‏الحشائش‏ ‏تقوم‏ ‏بالتمثيل‏ ‏الضوئي‏ ‏بهمة‏ ‏ونشاط‏ ‏لأن‏ ‏أوراقها‏ ‏كالأسلحة‏ ‏صممت‏ ‏بطريقة‏ ‏هندسية‏ ‏رائعة‏ ‏تستطيع‏ ‏بها‏ ‏أن‏ ‏تأسر‏ ‏ضوء‏ ‏الشمس‏ ‏من‏ ‏أعلي‏ ‏إلي‏ ‏أسفل‏ ‏كما‏ ‏تقف‏ ‏هذه‏ ‏الأوراق‏ ‏مباشرة‏ ‏فوق‏ ‏مصدر‏ ‏الماء‏ ‏وأن‏ ‏أعواد‏ ‏الحنطة‏ ‏والقمح‏ ‏خير‏ ‏من‏ ‏يستخدم‏ ‏الطاقة‏ ‏الشمسية‏ ‏عن‏ ‏سائر‏ ‏النباتات‏ ‏الأخري‏.‏
ونباتات‏ ‏المحيطات‏ ‏تستأثر‏ ‏أيضا‏ ‏بضوء‏ ‏الشمس‏ ‏الذي‏ ‏يهبط‏ ‏إليها‏ ‏مباشرة‏ ‏من‏ ‏قبة‏ ‏السماء‏ ‏خلال‏ ‏الجسم‏ ‏المائي‏ ‏الشفاف‏ ‏الذي‏ ‏يحيط‏ ‏بالكرة‏ ‏الأرضية‏ ‏وتقوم‏ ‏نباتات‏ ‏الألغا‏ ‏بعملية‏ ‏التركيب‏ ‏الضوئي‏ ‏وقد‏ ‏عملت‏ ‏هذه‏ ‏النباتات‏ ‏منذ‏ ‏أزمنة‏ ‏سحيقة‏ ‏في‏ ‏التاريخ‏ ‏علي‏ ‏تغيير‏ ‏جو‏ ‏الكرة‏ ‏الأرضية‏ ‏من‏ ‏جو‏ ‏سام‏ ‏إلي‏ ‏هواء‏ ‏نقي‏ ‏يمكن‏ ‏استنشاقه‏ ‏وقد‏ ‏تم‏ ‏ذلك‏ ‏في‏ ‏مليارين‏ ‏ونصف‏ ‏مليار‏ ‏سنة‏.‏
وفي‏ ‏أوائل‏ ‏القرن‏ ‏العشرين‏ ‏كان‏ ‏معروفا‏ ‏أن‏ ‏أوراق‏ ‏النباتات‏ ‏الخضراء‏ ‏تنتج‏ ‏السكر‏ ‏من‏ ‏ضوء‏ ‏الشمس‏ ‏وظل‏ ‏العلماء‏ ‏يبحثون‏ ‏في‏ ‏الأمر‏ ‏حتي‏ ‏الخمسينات‏ ‏وأخيرا‏ ‏استقر‏ ‏رأيهم‏ ‏علي‏ ‏أن‏ ‏ذلك‏ ‏يحدث‏ ‏عن‏ ‏طريق‏ ‏ثلاثة‏ ‏عناصر‏ ‏هي‏ ‏الكربون‏ ‏والهيدروجين‏ ‏والأكسجين‏ ‏حيث‏ ‏تستخرج‏ ‏من‏ ‏الماء‏ ‏والهواء‏ ‏وتتحد‏ ‏وتكون‏ ‏سكريات‏.‏
ويحدث‏ ‏التميل‏ ‏الضوئي‏ ‏عندما‏ ‏يسقط‏ ‏ضوء‏ ‏الشمس‏ ‏علي‏ ‏ورقة‏ ‏النبات‏ ‏الخضراء‏ ‏وتكيف‏ ‏الكلوروبلاست‏ ‏نفسها‏ ‏طبقا‏ ‏لفترة‏ ‏الضوء‏ ‏فإذا‏ ‏كان‏ ‏الضوء‏ ‏حارا‏ ‏فإنها‏ ‏تتحول‏ ‏مباشرة‏ ‏إلي‏ ‏الحائط‏ ‏الجانبي‏ ‏لخلية‏ ‏النبات‏ ‏ولا‏ ‏تحصل‏ ‏إلا‏ ‏علي‏ ‏القدر‏ ‏اليسير‏ ‏من‏ ‏شعاع‏ ‏الشمس‏, ‏وإذا‏ ‏كان‏ ‏الضوء‏ ‏داكنا‏ ‏فإنها‏ ‏تنتشر‏ ‏علي‏ ‏طول‏ ‏أرض‏ ‏وسقف‏ ‏الخلية‏ ‏وتعرض‏ ‏جوانبها‏ ‏المسطحة‏ ‏إلي‏ ‏الضوء‏ ‏لتحصل‏ ‏منه‏ ‏علي‏ ‏أكبر‏ ‏قدر‏ ‏منه‏.‏
أي‏ ‏أن‏ ‏الكلوروبلاست‏ ‏تستطيع‏ ‏أن‏ ‏تحبس‏ ‏بقوة‏ ‏الضوء‏ ‏وأن‏ ‏جزيئات‏ ‏الكلوروفيل‏ ‏نفسه‏ ‏يمكنها‏ ‏أن‏ ‏تميز‏ ‏بين‏ ‏موجات‏ ‏الضوء‏ ‏الطولية‏ ‏المختلفة‏ ‏وبذلك‏ ‏تستطيع‏ ‏أن‏ ‏تري‏ ‏الألوان‏ ‏فتختار‏ ‏عادة‏ ‏الإشعاعات‏ ‏البرتقالية‏ ‏الحمراء‏ ‏الطويلة‏ ‏بجانب‏ ‏الإشعاعات‏ ‏الزرقاء‏ ‏البنفسجية‏ ‏القصيرة‏ ‏في‏ ‏حين‏ ‏تنعكس‏ ‏إشعاعات‏ ‏الضوء‏ ‏الخضراء‏ ‏من‏ ‏الأوراق‏ ‏ذاتها‏ ‏ولهذا‏ ‏السبب‏ ‏تبدو‏ ‏أوراق‏ ‏النباتات‏ ‏خضراء‏ ‏اللون‏ ‏فنحن‏ ‏لا‏ ‏نري‏ ‏غير‏ ‏الألوان‏ ‏والمنعكسة‏ ‏ليست‏ ‏الألوان‏ ‏الممتصة‏.‏