علماء يصممون نباتًا يتغير لونه في وجود المبيدات السامة

الترند العربي – متابعات

نجح العلماء في هندسة نبات يتحول من لونه الأخضر الأصلي إلى لون البنجر الأحمر عند وجود مبيد حشري سام محظور.

وقال باحثون من جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد إن عملهم قد يؤدي في يوم من الأيام إلى نباتات يمكنها تحذير البشر بشكل فعال من الملوثات والمبيدات الحشرية القريبة، وفقًا لموقع «studyfinds».

يقول إيان ويلدون، الأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والبيئية في جامعة كاليفورنيا: «الجزء الأكبر هنا هو أننا أنشأنا مستشعرًا بيئيًا دون تعديل التمثيل الغذائي الأصلي للنبات. في السابق، كان من الممكن أن يؤدي مكون المستشعر البيولوجي إلى إفساد قدرة النبات على النمو باتجاه الضوء أو التوقف عن استخدام الماء عند الإجهاد. هذا لن يحدث».

بدأت العملية الكيميائية والهندسية التي سهلت هذا العمل ببروتين يسمى حمض الأبسيسيك أو «ABA». ومن المعروف أن هذا البروتين يساعد النباتات على التأقلم مع التغيرات المجهدة في بيئتها.

على سبيل المثال، أثناء الجفاف تنتج العديد من النباتات «ABA». وفي الوقت نفسه، تساعد البروتينات الإضافية التي تسمى المستقبلات النبات على التعرف على «ABA» والاستجابة له.

تخبر هذه العمليات النبات بإغلاق المسام الموجودة في أوراقه وسيقانه وذلك للتخفيف من تبخر الماء، مما يجعل النبات أقل عرضة للذبول.

في عام 2022، أثبت فريق البحث الذي يقف وراء هذا الابتكار أنه يمكن تدريب بروتينات مستقبلات «ABA» على الارتباط بمواد كيميائية أخرى غير «ABA». لكن هذه المرة، قاموا بتوثيق أنه بمجرد أن ترتبط المستقبلات بهذه المادة الكيميائية الأخرى، فإن النبات سيتحول إلى لون البنجر الأحمر.

لجعل هذا العرض ممكنًا، استخدم الباحثون الأزينفوس إيثيل، وهو مبيد حشري محظور في العديد من الأماكن بسبب سميته على البشر.

يقول شون كاتلر، أستاذ بيولوجيا الخلايا النباتية في جامعة كاليفورنيا: «يحاول الأشخاص الذين نعمل معهم استشعار المعلومات حول المواد الكيميائية الموجودة في البيئة عن بعد. إذا كان لديك حقل من هذه الأشياء وتحولت إلى اللون الأحمر، فسيكون ذلك واضحًا جدًا بصريًا».

وكجزء من التجربة نفسها، أظهر مؤلفو الدراسة أيضًا أنه من الممكن تحويل كائن حي آخر إلى جهاز استشعار: الخميرة. أظهر الباحثون استجابة الخميرة لمادتين كيميائيتين مختلفتين في نفس الوقت. لكن هذا غير ممكن بعد في النباتات.

يعلق البروفيسور كاتلر قائلاً: «سيكون أمراً رائعاً لو تمكنا في نهاية المطاف من تصميم مصنع واحد لاستشعار 100 من المبيدات الحشرية المحظورة، ليكون بمثابة مركز متكامل. كلما كان بإمكانك تكديس المزيد، كلما كان ذلك أفضل، خاصة بالنسبة للتطبيقات التي تتعلق بالصحة البيئية أو الدفاع. ولكن هناك حدود لما يمكننا هندسته لقدرات الاستشعار الجديدة هذه في هذا الوقت».

ويؤكد الباحثون أن هذه النباتات المهندسة حديثا غير متاحة تجاريا. وسيتطلب ذلك موافقات تنظيمية ومن المرجح أن يستغرق سنوات عديدة.

تحتوي هذه التقنيات الجديدة أيضًا على عدد من المشكلات التي يجب معالجتها قبل أن يتم العثور على هذه النباتات في حقول المزارعين، أو في أي مكان آخر في العالم الحقيقي. ومع ذلك، فإن هذه الخطوة الأولية واعدة.

ويختتم البروفيسور كاتلر حديثه قائلاً: “نحن نحاول أن نكون قادرين على استشعار أي مادة كيميائية في البيئة. المبيدات الحشرية الأخرى وكذلك الأدوية مثل حبوب منع الحمل أو البروزاك الموجودة في إمدادات المياه، هي أشياء يشعر الناس بالقلق من التعرض لها. هذه التطبيقات في متناول اليد الآن”.