الكشف عن الساعة البيولوجية: كيف تتحكم النباتات في اليوم!

الكشف عن الساعة البيولوجية: كيف تتحكم النباتات في اليوم!

تم مؤخرًا نشر دراسة دولية حول عمل البروتينات الحساسة للضوء والمعروفة باسم الكريبتوكروم. وقاد البحث البروفيسور الدكتور لارس أوليفر إيسن من جامعة فيليبس في ماربورغ. وشاركت جامعة تايوان الوطنية (NTU) وعلماء دوليين آخرين بنشاط في الدراسة. الهدف من العمل البحثي الشامل هو توسيع فهم إيقاع الليل والنهار والساعة البيولوجية في الكائنات الحية.

أظهرت النتائج أن الكريبتوكروم يلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم إيقاعات الساعة البيولوجية والعمليات المعتمدة على الضوء في النباتات والحيوانات والكائنات الحية الأخرى. عالي uni-marburg.de يتم تحويل الضوء إلى إشارات كيميائية، وهو أمر بالغ الأهمية للساعة الداخلية للعديد من الكائنات الحية. يحدث هذا التحويل من خلال تفاعلات ضوئية معقدة.

آليات إدراك الضوء

وكشفت الدراسة عن تسلسل التفاعلات الناجمة عن التعرض للضوء. على وجه الخصوص، تم تحديد آليتين مركزيتين: "مفتاح N395/FAD"، الذي ينشط طريق البروتونات (TPP) ويثبت الزوج الجذري، و"مفتاح D321/Y373"، الذي يزعزع استقرار الحلزون ويبدأ حالة الإشارة. هذه العمليات ضرورية للتحكم في الإيقاعات البيولوجية المعقدة التي تحتاجها الكائنات الحية لتتصرف في انسجام مع بيئتها.

وقد أظهرت الدراسات السابقة أن الكريبتوكروم له أهمية كبيرة ليس فقط في الحيوانات، ولكن أيضًا في النباتات. هذه المستقبلات الضوئية المحتوية على الفلافين تشبه من الناحية الهيكلية الإنزيمات الضوئية، التي تعمل على إصلاح الحمض النووي التالف بسبب الأشعة فوق البنفسجية، وتوجد في العديد من الكائنات الحية من العتائق إلى البكتيريا إلى النباتات والحيوانات. وتتراوح وظائفها من تنظيم العمليات مثل الإنبات والإزهار إلى التكيف مع ظروف الإضاءة، وتسليط الضوء على دور الساعة البيولوجية.

الساعة البيولوجية للنبات هي نظام داخلي لضبط الوقت يعمل على تكييف العمليات الفسيولوجية مع دورة الضوء والظلام. تساعد هذه الساعة النباتات على الاستعداد للتغيرات المنتظمة في بيئتها، مثل النهار والليل والمواسم. فهو يؤثر على العمليات الأساسية، بما في ذلك عملية التمثيل الضوئي والتمثيل الغذائي، وتتم مزامنته بواسطة الإشارات الضوئية التي تدركها مستقبلات الضوء المختلفة. تسمح هذه الآليات للنباتات بتنظيم جيناتها وفقًا للوقت من اليوم وتكييف تطورها ( plantresearch.de ).

أهمية البحث

نتائج هذه الدراسة لها آثار بعيدة المدى. يمكنهم شرح كيف تسمح الكرومات المشفرة للطيور باستخدام المجالات المغناطيسية للملاحة وتقديم أساليب جديدة لعلاج الأمراض المرتبطة بإيقاع الساعة البيولوجية. يتضمن ذلك فهمًا أعمق لعمل الساعة البيولوجية، والتي تلعب دورًا مركزيًا ليس فقط في النباتات ولكن أيضًا في العديد من الكائنات الحية.

تم دعم البحث جزئيًا من قبل مؤسسة الأبحاث الألمانية (DFG) ومنظمات التمويل من تايوان واليابان والولايات المتحدة الأمريكية. تم استخدام أحدث أجهزة الليزر الإلكترونية الخالية من الأشعة السينية (XFEL)، المتوفرة في عدد قليل من المواقع حول العالم، لإنشاء لقطات عالية الدقة كانت حاسمة في التحقيقات. وهذا يسلط الضوء على كيف يمكن للتقنيات المبتكرة أن تدفع التقدم العلمي في دراسة الساعات البيولوجية.

تم نشر هذا التقدم الملحوظ في العلوم في مجلة Science Advances وهو متاح في DOI 10.1126/sciadv.adu7247 يتم استرجاعها.