أعلن علماء عالميون عن سلسلة من الاكتشافات الرائدة في مجال التمثيل الضوئي خلال عام 2025، مما يفتح آفاقًا جديدة لمواجهة التحديات المناخية وضمان الأمن الغذائي.
هذه التقدمات التي نشرتها مجلات علمية مرموقة مثل Proceedings of the National Academy of Sciences وNature Communications، ترسم خارطة طريق نحو زيادة كفاءة النباتات في امتصاص ثاني أكسيد الكربون وإنتاج الطاقة.
كشف سر تدفق الطاقة داخل النباتات
فريق بحثي مشترك بين المعهد الهندي للعلوم ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا يكشف سرًا علميًا دام عقودًا.
فقد تمكن العلماء من تحديد الآلية التي تحدد مسار تدفق الطاقة داخل النباتات، مما يسمح بنقل الضوء الشمسي بكفاءة مذهلة.
هذا الاكتشاف الذي نشر في أكتوبر 2025، يوفر أساسًا علميًا لتحسين إنتاجية المحاصيل في ظروف بيئية قاسية، خاصة مع تزايد موجات الحرارة والجفاف.
تحسين إنزيم RuBisCO لزيادة كفاءة التمثيل الضوئي
في الوقت نفسه، حقق باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تقدمًا كبيرًا في تحسين أداء إنزيم RuBisCO، الذي يلعب دورًا محوريًا في عملية التمثيل الضوئي.
من خلال استخدام طفرات جينية دقيقة، نجح الفريق في زيادة كفاءة الإنزيم بنسبة تصل إلى 25٪ في التجارب المخبرية.
هذه النتائج التي نشرها المعهد في يوليو 2025، تشير إلى إمكانية تطبيق هذه التقنية على المحاصيل الزراعية الرئيسية، مما قد يؤدي إلى زيادة الإنتاج الغذائي دون الحاجة لتوسيع المساحات الزراعية.
من جانب آخر، اكتشف علماء من وزارة الطاقة الأمريكية جينًا جديدًا أطلقوا عليه اسم BOOSTER في أشجار البتولا.
هذا الجين الفريد من نوعه يعزز بشكل كبير من قدرة النباتات على الاستفادة من الضوء المتغير، مما أدى إلى زيادة نمو الأشجار بنسبة 30٪ في الحقول و200٪ في البيئات المحكومة.
الدراسة التي نشرت في مجلة Developmental Cell، تقدم حلولًا واعدة لتطوير محاصيل أكثر إنتاجية، خاصة تلك المستخدمة في إنتاج الوقود الحيوي.
اليابان تطلق “مشروع أبولو” للتمثيل الضوئي الاصطناعي
على صعيد الطاقة النظيفة، أطلقت اليابان في سبتمبر 2025 خارطة طريق طموحة للتمثيل الضوئي الاصطناعي، تهدف إلى تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى وقود عضوي باستخدام الطاقة الشمسية فقط.
هذا المشروع الوطني الذي وصفه المنتدى الاقتصادي العالمي بـ”مشروع أبولو الياباني”، يهدف إلى تحقيق نتائج ملموسة بحلول عام 2040، مما قد يغير من landscape الطاقة العالمية نحو مصادر أكثر استدامة.
في أستراليا، طور العلماء تقنية بيولوجية متقدمة تعتمد على حجيرات نانوية تحتوي على إنزيم RuBisCO المحسن. هذه التقنية التي نشرتها مجلة Nature Communications في أكتوبر 2025، أظهرت قدرتها على زيادة كفاءة التمثيل الضوئي في محاصيل القمح والأرز، مع تقليل استهلاك الماء والنيتروجين بشكل كبير. هذا الابتكار يأتي في وقت حاسم حيث تواجه العديد من المناطق الزراعية حول العالم تحديات متزايدة بسبب ندرة الموارد المائية.
مع هذه التقدمات العلمية المذهلة، تأتي تحذيرات مهمة من دراسات حديثة نشرت في مجلتي Science وThe Conversation.
فقد أظهرت الأبحاث أن ارتفاع درجات الحرارة العالمية بنسبة 4 درجات مئوية يمكن أن يقلل من معدل التمثيل الضوئي في الغابات المطيرة بنسبة تصل إلى 35٪. هذا الانخفاض الحاد في كفاءة النباتات يهدد ليس فقط الإنتاج الزراعي العالمي، بل أيضًا التوازن البيئي للكوكب بأكمله.
التمثيل الضوئي.. أمل البشرية في الأمن الغذائي والطاقة النظيفة
هذه الاكتشافات العلمية المتعددة الجوانب تعكس أهمية البحث في مجال التمثيل الضوئي كحل استراتيجي للتحديات العالمية.
من زيادة إنتاجية المحاصيل إلى تطوير مصادر طاقة نظيفة، أصبح هذا المجال العلمي في قلب الجهود الدولية لمواجهة تغير المناخ وضمان مستقبل غذائي مستدام للجميع.