تمكن العلماء من التحكم في نبتة “فينوس” المعروفة بإسم خنّاق الذباب بأن تغلق أوراقها عند تلقيها أمر بذلك باستخدام الإشارات الكهربائية.

تخيل أن تكون قادرًا على أن تسأل شجرة التين في مزرعتك عن سبب تحول أوراقها إلى اللون البني أو أن تحدد مع شجرة التفاح أفضل يوم للحصاد.

قد يبدو الأمر وكأنه شيء من الخيال، لكن التواصل مع النباتات أصبح في الواقع أقرب مما نعتقد.

كيف تمكن المهندسون من التحكم في النباتات ؟

ابتكر المهندسون في جامعة نانيانغ التكنولوجية بسنغافورة أداة يمكنها توصيل الإشارات الكهربائية من وإلى النباتات ، مما يسمح بالتواصل معها.

الجهاز لن يسمح بالتحدث مع أشجار التين أو التفاح أو عباد الشمس ولكن يُمكنه مراقبة كيفية استجابة النبات ونقل تعليمات الحركة إلى الجهاز.

من أجل تحقيق هذا التطور كان على الباحثين معرفة كيفية قياس الإشارات الكهربائية المنبعثة من النباتات.

عادةً ، يتم التحفيز الكهربائي من خلال الأقطاب الكهربائية  ولكن كون سطوح النباتات وبرية ومليئة بالتعرجات فلا يسمح باستخدام الأقطاب الكهربائية لأنها من الصعب أن تبقى ثابتة

لذلك طور الباحثون قطباً كهربياً يشبه الهلام يمكن أن يتصل بسطح النبات.

The Venus flytrap’s “mouth” opens and shuts on command now. Source: Reuters

تجارب نبتة فينوس

عندما تم اختبار القطب القابل للتحلل على نبتة فينوس ، فقد نجح في نقل الإشارات التي يبعثها النبات.

لكن الباحثين لم يتوقفوا عند هذا الحد وجربوا في الواقع “التحدث” مع النبات ونجحوا في جعل النبات يغلق أوراقه عند تلقيه أمر كهربائي بتردد معيّن عبر القطب .

مبدأ عمل القطب القابل للتحلل يعتمد على تحلل المادة الحرارية المخزنة في درجة حرارة منخفضة على سطح ورقة النبات في شكل سائل

ويمكنها الالتفاف حول الهياكل غير المنتظمة لسطح النبات، ومع ارتفاع درجة الحرارة إلى درجة حرارة الغرفة، يتحول الجل السائل إلى هلام صلب

ثم يتم توصيل الهلام الصلب بقطعة صغيرة من القطب المعدني بسلك موصل رفيع

ويتم توصيل السلك بأجهزة إلكترونية خارجية لتسجيل الإشارات.

في دراسة سابقة نُشرت في Nature Electronics ، كان الباحثون قادرون على ربط نبتة فينوس بذراع آلية وأمرها بإغلاق والتقاط قطعة من الأسلاك.

قال المؤلف الرئيسي المشارك لدراسة المواد المتطورة البروفيسور لوه زيان جون في بيان:

“يمكن للجهاز الآن الالتصاق بمزيد من أنواع أسطح النباتات ، وبشكل أكثر أمانًا ، مما يمثل خطوة مهمة إلى الأمام في مجال الفيزيولوجيا الكهربائية للنبات”. “إنه يفتح فرصًا جديدة للتقنيات القائمة على النباتات.”

The NTU team’s Venus flytraps. Source: Reuters

ماهي التطبيقات المتاحة للجهاز في الزراعة ؟

يأمل الباحثون مستقبلاً أن يساعد الجهاز في مراقبة المحاصيل النشطة التي يمكن أن تساعد في الحدّ من انعدام الأمن الغذائي بسبب تغير الظروف المناخية.

قال كبير الباحثين البروفيسور تشين شياو دونغ :

“من خلال مراقبة الإشارات الكهربائية للنباتات ، سيكون من الأسهل اكتشاف الأمراض والتشوهات النباتية في وقت مبكر “.

من أهم الأهداف عند استخدام الجهاز في الزراعة أن يكتشف المزارع متى يكون المرض في طور التقدم

حتى قبل ظهور الأعراض الكاملة على المحاصيل مثل اصفرار الأوراق.

قد يتيح ذلك الفرصة لزيادة إنتاجية المحاصيل إلى أقصى حد ليتوفر للسكان.

إضافةً إلى ذلك ، يُمكن أن يكون لهذه التكنولوجيا تطبيقات أخرى في مجال الروبوتات.

قد يتمكن العلماء من صنع روبوتات نباتية يمكنها التقاط الثمار الطريّة برفق.

  • إعداد: المهندسة سارة السلوم
  • تحرير: المهندس بشار الحجي