از درختان غول پیکر نیستان های آمازون گرفته تا گیاهان شوهردار و جلبک های دریایی، سبز رنگی است که بر خاندان ی گیاهان حاکم است؛ اما چرا رنگ سبز و خیر اثر جزیی آبی خواه سرخ آبی خواه خاکستری؟ پاسخ ساده آن است که گیاهان تقریبا تمام فوتون های موجود درون مناطق سرخ و آبی طیف نور را جذب می کنند؛ اما تنها حدود ۹۰ درصد از فوتون های سبز را جذب می کنند. اگر گیاهان مقدار بیشتری از این فوتون ها را جذب می کردند، بوسیله چشم ما به طعم جزیی سیاه دیده می شدند. گیاهان سبز هستند؛ بجهت بها قدری از نوری که منعکس می کنند، به این ته رنگ است.
به نظر می رسد این کار اسراف باشد؛ زیرا بیشتر انرژی ای که خورشید می تاباند، در بخش سبز این طیف قرار دارد. زیست شناسان می گویند تلالو سبز ممکن است آن عزت قوی باشد که گیاه نتواند بدون واردآمدن آسیب از آن استفاده بطی ء.
دانشمندان حتی پس از چندین دهه پژوهش مولکولی روی دستگاه برداشت نور گیاهان، نتوانسته بودند توضیح دقیقی بخاطر رنگ گیاهان نمایش دهند؛ اگرچه آنان اخیرا تو روزنامه ی Science سرانجام پاسخ تمام رطوبت ارائه داده اند. دانشمندان مدلی برای توضیح این سیلان مصنوع اند که چرا جهیز فتوسنتز گیاهان پرتو سبز را به هدر می دهد. آنچه آنان مقصود نداشتند، این حیات که مدلشان بتواند رنگ های دیگر محظور فتوسنتزی حیات را همچنین توضیح دهد. یافته های آن ها به اصل تکاملی حاکم پهلو ارگانیسم های برداشت کننده ی نور اشاره می کند که امکان پذیر است در بی مو دنیا امکان پذیر باشد. همچنین، یافته ها بیانگر این موضوع است که حداقل گاهی اوقات ازنظر تکامل، پایداری سیستم ها زیاد از کارآیی آن ها اهمیت دارد.
گیاهان خاکی سبز هستند؛ در مدت رنگ برز های فتوسنتزی آن ها نور سبز را منعکس می کند؛ تا اینکه چنانچه آن طول موج ها بیشترین انرژی را داشته باشند.
ناتانیل گابور، فیزیک دان دانشگاه کالیفرنیا، درحالی که مشغول کار روی جذب نور به وسیله ی نانولوله های کربنی بود، به این موضوع فکر کرد که جمع آوری کننده ی خورشیدی ایدئال یعنی آنچه انرژی حداکثر را از طیف خورشیدی جذب می کند، چگونه می تواند باشد. او به فکر دستگاهی بود که زیادترین انرژی پرتو سبز را بگیرد و دراین میان درباره ی گیاهان کنجکاو شد که حکم برعکس را انجام می دهند و نور سبز را خارج می کنند.مقاله های مرتبط:گیاهان چگونه زمین را تسخیر کردند؟آیا گیاهان از آگاهی برخوردار هستند؟پیشرفت مهمی که نمو گیاهان را تا ۴۰ درصد افزایش می دهد
گابور و همکارانش برای درک این موضوع که چرا گیاهان نور سبز را منعکس می کنند، با دقت بیشتری اتفاقات رخ داده در روند فتوسنتز را معاینه کردند. مرحله ی شروع فتوسنتز داخل کمپلس برداشت کننده ی نور صورت می دهد که شبکه ای از پروتئین ها است که داخل آن رنگ جزیی دانه ها تعبیه شده و آنتن (موج انسداد) را تشکیل می دهند. فام برز ها (کلروفیل در گیاهان سبز) تلالو را جذب می کنند و انرژی را بوسیله مرکز انرژی منتقل می کنند که در آنجا تولید انرژی شیمیایی برای استفاده ی سلول آغاز می شود. روزی وری این کود ی مقدمه فتوسنتز تقریبا کامل است و تقریبا کامل پرتو جذب شده به الکترون هایی تبدیل می شود که جهیز می تواند از آن ها استفاده کند؛ اما این کمپلکس آنتن در سلول ها دائما داخل حال حرکت است و بوسیله گفته ی گابور، قرین ژله می ماند. آن حرکات روی نحوه ی سوگ انرژی در رنگ بذر ها اثر می گذارد و نویز (سیگنال های ناخواسته) و ناکارآمدی را واقف سیستم می یواش. نوسان های کندرو در شدت نوری که روی خاربن می تابد (بخاطر مثال به دلیل تغییر تو مقدار سایه) همچنین ورودی را نویزدار می کند.
برای سلول، ورودی معتمد از انرژی الکتریکی همراه با خروجی استوار از انرژی شیمیایی بهترین گزینه است. چنانچه تعداد بسیار بخشی الکترون بوسیله مرکز واکنش برسد، می تواند موجب کمبود انرژی شود؛ درحالی که انرژی کثرت زیاد جهت تشکیل رادیکال های آزاد و انواع اثرهای شارژ بسیار از وزن می شود که به لیف ها آسیب می رساند.
گابور و تیم او مدلی برای سیستم های برداشت نور گیاهان طراحی کردند و آن را برای طیف خورشیدی معادل گیری شده زیر سایبان برگ ها به کار بردند. امر آن ها نشان قسط چرا سلول های خورشیدی نانولوله ای برای گیاهان بوسیله کار نمی آیند: این سیستم ممکن است ازنظر جمع آوری کارمایه حداکثر درون نور سبز بیش کارآمد باشد؛ اما برای گیاهان مضر است؛ چون وقتی نورخورشید سوسو می زند و نویز خراج از سیگنال ورودی می تواند نوسان های چنان شدیدی ایجاد کند که کمپلکس نتواند جریان انرژی را تنظیم بطی ء.
میزان جدید پیش بینی می نرم برای مقاومت جهیز های نوری گیاهان سبز، آن ها باید عمدتا طول موج های پرتو قرمز و آبی را جذب کنند.
درعوض، برای دستیابی به ورودی پایدار و ایمن، رنگ دانه های سیستم نوری باید بوسیله روش خاص و متجاوز دقیقی انتظام شوند. لازم است فام تخم ها برای کاهش نویز داخلی، تلالو را در طول موج های مشابهی جذب کنند؛ اما آن ها برای خنثی کردن نویزهای خارجی شاگرد از نوسان ها در شدت نور نیز باید نور را در بها های مختلفی جذب کنند. بنابراین، بهترین پرتو برای جذب اثر جزیی برز ها در پرشیب ترین بخش های منحنی شدت طیف خورشیدی، یعنی بخش های قرمز و آبی طیف راحتی دارد. پیش بینی های مقیاس با قله های جذب سبزینه a و b تطبیق داشت که گیاهان سبز از آن ها برای برداشت نور قرمز و آبی استعمال می کنند. براین اساس، به نظر می رسد ماشین آلات فتوسنتز بخاطر حداکثر کارآیی تکامل نیافته باشد؛ بلکه در انگیزه خروجی تامین و همواره تکامل یافته باشد.
ریچارد کوگدل، یکی از همکاران گابور، در مطلع کاملا متقاعد نشده بود این رویکرد برای دیگر ارگانیسم های فتوسنتزکننده مانند باکتری های بنفش و باکتری های گوگردی سبز بوسیله کار آید که پایین تر آب زندگی می کنند. پژوهشگران با استعمال این مدل درباره ی نور موجود داخل محلی که باکتری های مذکور در آن عمر می کنند، قله های جذب بهینه را پیش بینی کردند. دوباره پیش بینی های آن ها با فعالیت رنگ برز های سلول ها معادله داشت. گفتنی است گیاهانی وجود دارند مانند راش مسی که سبز به دیدن نمی رسند؛ در مدت حاوی اثر جزیی برز هایی شبیه کاروتنوئیدها هستند؛ اما این رنگ تخم ها کار فتوسنتز را ارتکاب نمی دهند. آن ها معمولا از گیاه دربرابر لرزه های نوری محافظت می کنند.
پژوهشگران امیدوار هستند مدل آن ها بتواند در مدل سازی پنل های خورشیدی بهتر و دیگر دستگاه های خورشیدی کمک بطی ء. همچنین، گابور دراین باره خاطر می کند روزی این مدل را به حیات خارج از زمین بوسیله کار گیرد. او می گوید: «چنانچه سیاره ی دیگری داشته باشیم و بدانیم هنرپیشه ی آن چگونه است، آیا می توانیم حدس بزنیم وجود فتوسنتزی آن چگونه خواهد بود؟» در کد مدل او که دردسترس جمله است، گزینه ای وجود دارد که دقیقا همین امر را با هر طیف انتخاب شده ای انجام می دهد؛ البته داخل حال حاضر این تمرین کاملا فرضی است. گابور درپایان می گوید: «داخل ۲۰ سال آینده، احتمالا داده های کافی از سیاره ای فراخورشیدی خواهیم داشت تا بتوانیم به آن سئوال پاسخ دهیم.»بیشتر بخوانید:انتقام جویان خواه بازگشت به آینده؛ کدام فیلم، سفر در زمان را درست نمدار به تصویر می کشد؟مهندسی بی نهایت: تونل مانش، بلندترین تونل عرشه آبی جهانفیزیک دانان احتمال فروپاشی تمدن بشر را تا چند دهه آینده تقریبا قطعی می دانندآیا قطب های مغناطیسی زمین درحال جابه جایی هستند؟ماهی های بیش تیره ای که تو اعماق دریا خود را غیبت می کنند
به نظر می رسد این کار اسراف باشد؛ زیرا بیشتر انرژی ای که خورشید می تاباند، در بخش سبز این طیف قرار دارد. زیست شناسان می گویند تلالو سبز ممکن است آن عزت قوی باشد که گیاه نتواند بدون واردآمدن آسیب از آن استفاده بطی ء.
دانشمندان حتی پس از چندین دهه پژوهش مولکولی روی دستگاه برداشت نور گیاهان، نتوانسته بودند توضیح دقیقی بخاطر رنگ گیاهان نمایش دهند؛ اگرچه آنان اخیرا تو روزنامه ی Science سرانجام پاسخ تمام رطوبت ارائه داده اند. دانشمندان مدلی برای توضیح این سیلان مصنوع اند که چرا جهیز فتوسنتز گیاهان پرتو سبز را به هدر می دهد. آنچه آنان مقصود نداشتند، این حیات که مدلشان بتواند رنگ های دیگر محظور فتوسنتزی حیات را همچنین توضیح دهد. یافته های آن ها به اصل تکاملی حاکم پهلو ارگانیسم های برداشت کننده ی نور اشاره می کند که امکان پذیر است در بی مو دنیا امکان پذیر باشد. همچنین، یافته ها بیانگر این موضوع است که حداقل گاهی اوقات ازنظر تکامل، پایداری سیستم ها زیاد از کارآیی آن ها اهمیت دارد.
گیاهان خاکی سبز هستند؛ در مدت رنگ برز های فتوسنتزی آن ها نور سبز را منعکس می کند؛ تا اینکه چنانچه آن طول موج ها بیشترین انرژی را داشته باشند.
ناتانیل گابور، فیزیک دان دانشگاه کالیفرنیا، درحالی که مشغول کار روی جذب نور به وسیله ی نانولوله های کربنی بود، به این موضوع فکر کرد که جمع آوری کننده ی خورشیدی ایدئال یعنی آنچه انرژی حداکثر را از طیف خورشیدی جذب می کند، چگونه می تواند باشد. او به فکر دستگاهی بود که زیادترین انرژی پرتو سبز را بگیرد و دراین میان درباره ی گیاهان کنجکاو شد که حکم برعکس را انجام می دهند و نور سبز را خارج می کنند.مقاله های مرتبط:گیاهان چگونه زمین را تسخیر کردند؟آیا گیاهان از آگاهی برخوردار هستند؟پیشرفت مهمی که نمو گیاهان را تا ۴۰ درصد افزایش می دهد
گابور و همکارانش برای درک این موضوع که چرا گیاهان نور سبز را منعکس می کنند، با دقت بیشتری اتفاقات رخ داده در روند فتوسنتز را معاینه کردند. مرحله ی شروع فتوسنتز داخل کمپلس برداشت کننده ی نور صورت می دهد که شبکه ای از پروتئین ها است که داخل آن رنگ جزیی دانه ها تعبیه شده و آنتن (موج انسداد) را تشکیل می دهند. فام برز ها (کلروفیل در گیاهان سبز) تلالو را جذب می کنند و انرژی را بوسیله مرکز انرژی منتقل می کنند که در آنجا تولید انرژی شیمیایی برای استفاده ی سلول آغاز می شود. روزی وری این کود ی مقدمه فتوسنتز تقریبا کامل است و تقریبا کامل پرتو جذب شده به الکترون هایی تبدیل می شود که جهیز می تواند از آن ها استفاده کند؛ اما این کمپلکس آنتن در سلول ها دائما داخل حال حرکت است و بوسیله گفته ی گابور، قرین ژله می ماند. آن حرکات روی نحوه ی سوگ انرژی در رنگ بذر ها اثر می گذارد و نویز (سیگنال های ناخواسته) و ناکارآمدی را واقف سیستم می یواش. نوسان های کندرو در شدت نوری که روی خاربن می تابد (بخاطر مثال به دلیل تغییر تو مقدار سایه) همچنین ورودی را نویزدار می کند.
برای سلول، ورودی معتمد از انرژی الکتریکی همراه با خروجی استوار از انرژی شیمیایی بهترین گزینه است. چنانچه تعداد بسیار بخشی الکترون بوسیله مرکز واکنش برسد، می تواند موجب کمبود انرژی شود؛ درحالی که انرژی کثرت زیاد جهت تشکیل رادیکال های آزاد و انواع اثرهای شارژ بسیار از وزن می شود که به لیف ها آسیب می رساند.
گابور و تیم او مدلی برای سیستم های برداشت نور گیاهان طراحی کردند و آن را برای طیف خورشیدی معادل گیری شده زیر سایبان برگ ها به کار بردند. امر آن ها نشان قسط چرا سلول های خورشیدی نانولوله ای برای گیاهان بوسیله کار نمی آیند: این سیستم ممکن است ازنظر جمع آوری کارمایه حداکثر درون نور سبز بیش کارآمد باشد؛ اما برای گیاهان مضر است؛ چون وقتی نورخورشید سوسو می زند و نویز خراج از سیگنال ورودی می تواند نوسان های چنان شدیدی ایجاد کند که کمپلکس نتواند جریان انرژی را تنظیم بطی ء.
میزان جدید پیش بینی می نرم برای مقاومت جهیز های نوری گیاهان سبز، آن ها باید عمدتا طول موج های پرتو قرمز و آبی را جذب کنند.
درعوض، برای دستیابی به ورودی پایدار و ایمن، رنگ دانه های سیستم نوری باید بوسیله روش خاص و متجاوز دقیقی انتظام شوند. لازم است فام تخم ها برای کاهش نویز داخلی، تلالو را در طول موج های مشابهی جذب کنند؛ اما آن ها برای خنثی کردن نویزهای خارجی شاگرد از نوسان ها در شدت نور نیز باید نور را در بها های مختلفی جذب کنند. بنابراین، بهترین پرتو برای جذب اثر جزیی برز ها در پرشیب ترین بخش های منحنی شدت طیف خورشیدی، یعنی بخش های قرمز و آبی طیف راحتی دارد. پیش بینی های مقیاس با قله های جذب سبزینه a و b تطبیق داشت که گیاهان سبز از آن ها برای برداشت نور قرمز و آبی استعمال می کنند. براین اساس، به نظر می رسد ماشین آلات فتوسنتز بخاطر حداکثر کارآیی تکامل نیافته باشد؛ بلکه در انگیزه خروجی تامین و همواره تکامل یافته باشد.
ریچارد کوگدل، یکی از همکاران گابور، در مطلع کاملا متقاعد نشده بود این رویکرد برای دیگر ارگانیسم های فتوسنتزکننده مانند باکتری های بنفش و باکتری های گوگردی سبز بوسیله کار آید که پایین تر آب زندگی می کنند. پژوهشگران با استعمال این مدل درباره ی نور موجود داخل محلی که باکتری های مذکور در آن عمر می کنند، قله های جذب بهینه را پیش بینی کردند. دوباره پیش بینی های آن ها با فعالیت رنگ برز های سلول ها معادله داشت. گفتنی است گیاهانی وجود دارند مانند راش مسی که سبز به دیدن نمی رسند؛ در مدت حاوی اثر جزیی برز هایی شبیه کاروتنوئیدها هستند؛ اما این رنگ تخم ها کار فتوسنتز را ارتکاب نمی دهند. آن ها معمولا از گیاه دربرابر لرزه های نوری محافظت می کنند.
پژوهشگران امیدوار هستند مدل آن ها بتواند در مدل سازی پنل های خورشیدی بهتر و دیگر دستگاه های خورشیدی کمک بطی ء. همچنین، گابور دراین باره خاطر می کند روزی این مدل را به حیات خارج از زمین بوسیله کار گیرد. او می گوید: «چنانچه سیاره ی دیگری داشته باشیم و بدانیم هنرپیشه ی آن چگونه است، آیا می توانیم حدس بزنیم وجود فتوسنتزی آن چگونه خواهد بود؟» در کد مدل او که دردسترس جمله است، گزینه ای وجود دارد که دقیقا همین امر را با هر طیف انتخاب شده ای انجام می دهد؛ البته داخل حال حاضر این تمرین کاملا فرضی است. گابور درپایان می گوید: «داخل ۲۰ سال آینده، احتمالا داده های کافی از سیاره ای فراخورشیدی خواهیم داشت تا بتوانیم به آن سئوال پاسخ دهیم.»بیشتر بخوانید:انتقام جویان خواه بازگشت به آینده؛ کدام فیلم، سفر در زمان را درست نمدار به تصویر می کشد؟مهندسی بی نهایت: تونل مانش، بلندترین تونل عرشه آبی جهانفیزیک دانان احتمال فروپاشی تمدن بشر را تا چند دهه آینده تقریبا قطعی می دانندآیا قطب های مغناطیسی زمین درحال جابه جایی هستند؟ماهی های بیش تیره ای که تو اعماق دریا خود را غیبت می کنند
- ۹۹/۰۵/۱۴