23

ويتمثل الجزء الحساس للضوء في جزيء يدعى فيتوكروموبيلين، لا يمتص الضوء عند النهاية الزرقاء من الطيف الضوئي مثل الفوتوتروبين أو الكريبتوكروم، وإنما عند النهاية الحمراء؛ بين 600 و700 نانومتر. يرجع السبب في هذا إلى أن الضوء الذي ينعكس من أوراق إحدى الأشجار على أوراق شجرة مجاورة لها يكون في الغالب ضوءا أحمر (ولهذا تبدو الأوراق خضراء اللون)، يعمل الفيتوكروم على تحقيق أقصى امتصاص ممكن للضوء في ظلة الغابة عن طريق دفع إحدى الشجيرات أو الأشجار إلى النمو بعيدا عن النباتات المجاورة له، مثل الاستجابة التي يحدثها الفوتوتروبين؛ فهو رد فعل «تجنب الظل». ومثلما يحدث مع الفوتوتروبين، توجد نتائج إضافية لتفعيل الفوتوكرومات؛ منها تسريع الإزهار والإنتاج المبكر للبذور؛ فالفوتوكرومات هي التي تخبر النبات بمكانه مقارنة بالنباتات الأخرى.

بعدما تعرفنا على التكوينات الجزيئية في النباتات التي تستشعر الضوء، سنستعرض بإيجاز العمليات التي تؤدي من خلالها هذه المستقبلات الضوئية إلى تكاثر الطرف النابت للنبات في اتجاه الضوء، بعيدا عن الظل. يتمثل أحد المكونات المهمة في هرمون نباتي يدعى أوكسين. يتسبب هذا الهرمون في زيادة طول الخلايا التي يفوق تركيزه فيها أقصى مقدار له. توجد هذه الخلايا في الجزء البعيد عن الشمس في الطرف النابت، إلا أن المستقبلات الضوئية التي تستشعر الضوء، سواء كان الضوء الأزرق الساقط على الفوتوتروبين أو الضوء الأحمر المنعكس الذي يصطدم بالفيتوكرومات، توجد على الجانب المضيء من الطرف النابت. ينتج عن تفعيل الفوتوتروبين والفيتوكروم تقليل تركيز الأوكسين، ونتيجة لهذا يوجد مقدار أكبر نسبيا من الأوكسين في الخلايا على الجانب البعيد عن الشمس في الطرف النابت من الموجود على الطرف المضيء؛ ومن ثم فإن هذه الخلايا هي التي يزيد طولها. ونظرا لأن انقسام الخلية يحدث في الوقت نفسه في الخلايا التي زاد طولها والأقصر منها، ونظرا لعدم قدرة الخلايا المتجاورة على الانفصال بعضها عن بعض، تكون النتيجة النهائية انحناء الطرف النابت بعيدا عن الخلايا الأطول، بعبارة أخرى: بعيدا عن الظل وفي اتجاه الضوء. (5) الانتحاء الشمسي

تعتبر أوراق النباتات والأشجار المواقع الرئيسية لإجراء عملية التمثيل الضوئي؛ فأي شيء أخضر اللون بسبب احتوائه على مادة الكلوروفيل من المرجح أن يمتلك أيضا البروتينات اللازمة لعملية التمثيل الضوئي. ومن أجل إجراء هذه العملية على النحو الأمثل، ظهرت لدى كثير من النباتات القدرة على توجيه أوراقها في اتجاه الشمس؛ حتى تسقط أشعتها على أكبر مساحة ممكنة من الأوراق. يحدث هذا في الصباح وفي فترة ما بعد الظهيرة، عندما تكون أشعة الشمس ضعيفة نسبيا. أما في فترة الظهيرة، عندما تكون أشعة الشمس قوية، فتحرك نباتات الانتحاء الشمسي أوراقها بحيث تكون أطرافها فقط هي المواجهة للشمس وليس الورقة بأكملها، ويحدث هذا من أجل الحد من مساحة الورقة المعرضة للأشعة المباشرة للشمس؛ فالإشعاع الزائد يدمر خلاياها (تماما مثل خلايا الحيوانات). يمتص القدر الكافي من الضوء حتى عند التعرض بزاوية للأشعة في منتصف النهار من أجل إجراء عملية التمثيل الضوئي على أعلى مستوى. هذا في الأصل المقصود بمصطلح الانتحاء الشمسي:

24

بحث الأوراق عن الضوء. تختلف آلية الانتحاء الشمسي عن الانتحاء الضوئي إلى حد ما؛ إذ لا تتطلب إطالة - نموا - غير قابل للتغيير في اتجاه معين، بل عوضا عن ذلك تتحرك الأوراق في أحد الاتجاهات نتيجة لتغيرات يمكن عكس تأثيرها لما يحدث من امتلاء (ضغط) داخلها. لم تتضح بعد التفاعلات الجزيئية الكامنة وراءها؛ لذلك لا نعرف طبيعة المستقبل الضوئي أو البروتينات المرتبطة به. ونظرا لأن عملية الانتحاء الشمسي عملية متكررة، ربما تشترك في بعض الخصائص مع الدورات اليومية؛ ومن ثم ربما تلقي المعلومات الموجودة لدينا عن هذه الأفعال الضوء على الآلية المحركة للانتحاء الشمسي. (6) الدورات اليومية

تشبه النباتات الحيوانات في قيامها بأفعال متكررة يوميا، فكما ذكرنا مسبقا، في أثناء ساعات النهار تجري عملية التمثيل الضوئي، وفي الليل تحول جزءا من الكربوهيدرات التي صنعتها مرة أخرى إلى ثاني أكسيد الكربون وماء في عملية عكسية.

25

في أثناء النهار تفتح كثير من الأزهار، وفي الليل تغلق. تتطلب الآلية التي تستخدمها النباتات في استشعار وجود ضوء النهار الكريبتوكرومات. يؤدي المحتوى البروتيني للمستقبلات الضوئية هذه عدة وظائف، أهمها «ضبط» الساعة البيولوجية. لن أتطرق إلى التفاصيل، ولكني سأشير إلى وجود الكريبتوكرومات لدى الحيوانات أيضا، فاتضح حتى الآن وجود الجينات التي تحدد شفرات هذه العائلة من البروتينات لدى ذبابة الفاكهة والفئران والبشر ، ولا شك أنها توجد لدى كافة الحيوانات التي تظهر في دورات يومية.

توجد الكريبتوكرومات، مثل الرودوبسين ومستقبلات رؤية الألوان، لدى الحيوانات في الشبكية، التي تنقل منها رسائل جزيئية من خلال تفعيل جينات معينة وإيقاف عملها. يوجد المركز المتحكم بالكامل في الدورات اليومية داخل الوطاء، وهو جزء متخصص داخل المخ. يعمل هذا المركز على تفعيل ساعة تعمل على مدار 24 ساعة، ويضبط التأثير البصري الواقع على الشبكية هذه الساعة وفقا لفترات النهار والليل. وعندما ينتقل حيوان أو إنسان إلى منطقة زمنية مختلفة، فإن الإشارات التي تنتقل من الكريبتوكروم في الشبكية إلى منطقة الوطاء تعمل على إعادة ضبط الساعة،

ناپیژندل شوی مخ