استفاده از گیاهان برای روشنایی خیابان‌ها

پژوهشی که بتازگی از سوی گروهی از پژوهشگران در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) منتشر شده می‌تواند زمینه ایجاد چنین فناوری‌هایی را برای بهره‌گیری موثر از گیاهان و استفاده از انرژی آنها فراهم سازد.

در این پژوهش، مقداری ذرات نانو وارد چندین نمونه گیاه شد تا به این ترتیب، ویژگی‌هایی غیرطبیعی در آنها ایجاد شود. به این ترتیب، این مطالعه را می‌توان در ساخت «گیاهان بیونیک» پیشگام دانست.

در این مطالعه، دانشمندان ابتدا کلروپلاست را از برگ‌های تازه بیرون آمده اسفناج و شاهی خارج کردند و پس از انجام چندین آزمایش مختلف به چند نتیجه جالب دست یافتند.

نخست این که می‌توان گیاهان را نسبت به برخی مواد خاص حساس کرد. در نتیجه شاید در آینده بتوان از گیاهان به عنوان حسگر برای تشخیص وجود مواد مختلف استفاده کرد.

دوم این که می‌توان فعالیت فتوسنتز (غذاسازی درونی گیاه با استفاده از نور خورشید) را بهبود بخشید. در این آزمایش، میزان فعالیت فتوسنتز این گیاهان به سه برابر فعالیت گیاهان مشابه ولی دستکاری نشده افزایش یافت.

در نهایت این که می‌توان قابلیت ترمیم را در گیاه افزایش داد و شاید روزی بتوان از گیاهان به عنوان سوخت نیز بهره گرفت.

در این آزمایش از دو شیوه جدید برای انتقال نانوذرات به داخل گیاه استفاده شد.

نخستین شیوه که «تزریق از طریق رگ» نامگذاری شد، نانوذرات از طریق محلول به داخل منافذ روی برگ‌ها تزریق شد. گیاهان از این منافذ به صورت معمول برای بیرون دادن و تبخیر آب استفاده می‌کنند.

در شیوه دوم هم نانوذرات با پلیمرهای دارای بار مثبت یا منفی پوشش داده می‌شوند که موجب افزایش جذب این ذرات ریز از طریق غشای کلروپلاست می‌شود.

فناوری گیاهان

این پژوهشگران بر این باورند که این آزمایش، نخستین گام برای بهره‌گیری از توان بالقوه موجود در گیاهان مختلف است.

پروفسور مایکل استرانو ـ که سرپرستی این تیم تحقیقاتی را بر عهده دارد ـ می‌گوید «باید گیاهان را همانند یک فناوری پیشرفته بدانیم. گیاهان از توانایی طبیعی خودترمیمی برخوردارند و می‌توانند در محیط‌های خشن دوام بیاورند و آب مورد نیاز خود را به دست آورند.»

یکی از اهداف این تیم پژوهشی، استفاده از گیاهان به عنوان آشکارساز مواد مختلف است. گیاهان به صورت طبیعی از توانایی تشخیص گازهای مختلف موجود در محیط برخوردارند و ما انسان‌ها هم می‌توانیم از این ویژگی گیاهان به نفع خود استفاده کنیم.

پژوهشگران به این منظور، نانوذرات ویژه‌ای را به درون گیاه تزریق کردند و به این ترتیب گیاه به مواد آلاینده‌ای نظیر «اکسید نیتروس» حساس شد. در صورتی که گیاه دستکاری شده در معرض چنین گازی قرار بگیرد، نوری شبیه تابش فروسرخ ساطع می‌کند که می‌توان با دوربین‌های ویژه آن را تشخیص داد.

همچنین افزایش سه برابری فعالیت فتوسنتز یکی دیگر از یافته‌های این پژوهش بود. دانشمندان برای این کار نیز مقداری نانوذرات ویژه به گیاه وارد کردند. این نانوذرات سبب افزایش طیف نور جذب شده از طریق گیاه می‌شود. گیاهان دستکاری شده توانستند نور بیشتری را برای فعالیت فتوسنتز به دست آورند و در نتیجه بر میزان فعالیت آنها افزوده شد.

با این حال هنوز مشخص نیست این افزایش فعالیت فتوسنتز می‌تواند به رشد بیشتر گیاه کمک کند یا خیر. در صورتی که بتوان رشد گیاه را به این صورت افزایش داد، این فناوری می‌تواند انقلابی در کشاورزی پدید آورد. البته کاربردهای گیاهانی که دارای رشد بیشتر هستند، فقط به محصولات کشاورزی محدود نمی‌شود. شاید روزی بتوان از این گیاهان برای تولید انرژی نیز بهره گرفت.

کلروفیل گیاه مجموعه‌ای دربردارنده پروتئین است که می‌تواند با استفاده از نور خورشید، دی‌اکسیدکربن را به سوخت تبدیل کند. با این که استخراج کلروفیل از گیاه کار ساده‌ای است، اما فقط یک ساعت پس از این کار، کلروفیل دیگر قادر به تولید انرژی نخواهد بود. به همین دلیل، دستکاری گیاهان برای دوام بیشتر کلروفیل می‌تواند زمینه را برای استفاده از آن به عنوان منبع سالمی از سوخت فراهم سازد.

آینده استفاده از نانوذرات در گیاهان

با در نظر داشتن سازوکار پیچیده و البته طبیعی موجود در گیاهان و نیز حجم گسترده تغییراتی که می‌توان با استفاده از نانوذرات در آنها به وجود آورد، می‌توان آینده‌ای را متصور بود که گیاهان جایگزین بسیاری از فناوری‌های فعلی و نه‌چندان کارآمد امروزی شوند.

برای نمونه می‌توان با وارد کردن نانوذراتی درخشنده در درختان، از نور تولیدی آنها برای روشنایی معابر استفاده کرد. همچنین با این شیوه، شاید دادن توانایی دریافت و ارسال امواج با فرکانس‌های مختلف به درختان چندان دور از ذهن نباشد.

منبع: www.abc.net.au