عندما شاهدت فيلم *أفاتار* لأول مرة، تركت صورة شجرة الأرواح الضخمة المتوهجة على كوكب باندورا انطباعًا عليّ لا يزال واضحًا حتى يومنا هذا.
الآن، أصبح سيناريو كان يقتصر في السابق على عالم أفلام الخيال العلمي حقيقة واقعة.
في الآونة الأخيرة، نجحت شركة صينية للتكنولوجيا الحيوية في إدخال الجينات المتألقة بيولوجيًا لليراعات والفطر المتوهج في جينومات النباتات، مما أدى إلى زراعة نباتات معدلة وراثيًا قادرة على إصدار ضوء مرئي في الظلام.
وقد تم تطبيق هذه التقنية حاليًا على أكثر من 20 نوعًا مختلفًا من النباتات والزهور - بما في ذلك الأوركيد وعباد الشمس والأقحوان - وقد ظهرت لأول مرة بشكل بارز في منتدى تشونغ قوان تسون 2026.
**تزويد النباتات بنظام إضاءة متطور**
وبحسب التقارير الإخبارية، فإن الإلهام وراء زراعة هذه النباتات ذاتية الإضاءة نابع من تجارب طفولة مؤسس الشركة أثناء نشأته في الريف.
وُلدتُ في قرية ريفية. كنا فقراء للغاية آنذاك، لذا كنتُ أستلقي ليلاً في أرجوحة داخل بستان الخيزران الخاص بجدي لأبرد. كانت اليراعات تحط على ذراعي باستمرار، وكنتُ أراقب هذه الحشرات الصغيرة المتوهجة باهتمام.
بعد سنوات، وأثناء قيامه بأبحاث جينية، خطرت له فجأة فكرة نقل جينات اليراعة المتوهجة بيولوجيًا إلى زهور عباد الشمس.
كانت فكرته بسيطة: إذا استطاعت النباتات أن تتوهج في الليل، فيمكنها أن تعمل كأعمدة إنارة الشوارع - تضيء المدينة دون الحاجة إلى الكهرباء - بينما تعمل أيضًا كحضور شفائي داخل المشهد الحضري.
وبناءً على ذلك، قام بتشكيل فريق وبدأ البحث في النباتات المتألقة بيولوجيًا.
أما عن كيفية توليد هذه الأزهار لضوئها الخاص، فإن المبدأ الأساسي هو نفسه مبدأ اليراعات: التلألؤ البيولوجي. تعتمد كل من اليراعات والفطريات المتلألئة بيولوجيًا على إنزيم لوسيفيراز الذي يعمل على جزيئات محددة باعثة للضوء لإطلاق فوتونات مرئية. عملية التحويل هذه فعالة بنسبة تقارب 100%؛ وعلى عكس المصابيح الكهربائية، فهي لا تولد حرارة، مما ينتج ما يُعرف بالضوء البارد.
نجح الباحثون في عزل التسلسلات الجينية المسؤولة عن هذه التفاعلات الكيميائية. وباستخدام تقنية تعديل الجينات لدمج هذه الجينات في جينومات النباتات، تمكنوا من ابتكار أزهار تتوهج ببراعة حتى في ظلمة الليل.
الفطر المضيء بيولوجيًا (رتبة أغاريكاليس، عائلة ميسيناسيا)
لا تتطلب الأزهار المتوهجة بيولوجيًا التي تُزرع باستخدام هذه التقنية أي عناية خاصة أو مصادر ضوء خارجية؛ فهي تعتمد كليًا على آلياتها البيولوجية الخاصة للتوهج، وتستمر في إصدار الضوء طوال دورة حياتها بأكملها.
بما أنها نتاج التكامل الجيني، فإن هذه السمة البيولوجية المتألقة قابلة للتوريث؛ ويشار إلى هذه الكائنات الحية باسم النباتات البيولوجية المتألقة المحولة بشكل مستقر (يمكن العثور على شرح لها في نهاية هذا النص).
إذا اضطر المرء إلى تحديد عيب، فسيكون ذلك هو أن هذه النباتات المتوهجة بيولوجيًا تفتقر حاليًا إلى تنوع الألوان؛ فمعظمها قادر على إصدار ضوء أخضر ناعم ومتوهج فقط.
نباتات عصارية تنبعث منها أضواء متعددة الألوان
في 27 أغسطس 2025، نشر علماء صينيون مقالاً في مجلة *Matter*، أعلنوا فيه عن نجاحهم في ابتكار أول نبات عصاري متعدد الألوان قادر على إعادة الشحن بمجرد تعرضه لأشعة الشمس.
بخلاف الزهور المتوهجة بيولوجيًا المذكورة سابقًا، فإن هذه النباتات العصارية المتوهجة لا تتضمن هندسة وراثية.
تنبع قدرتها على التوهج من قيام الباحثين بحقن جزيئات "afterglow بحجم الميكرون في أوراق النبات.
تتميز هذه الجسيمات المتوهجة، والمعروفة أيضًا باسم جسيمات التلألؤ المستمر النانوية، بخاصية فريدة: قدرتها على تخزين الطاقة من مصادر الضوء الخارجية. وحتى بعد إزالة مصدر الضوء الخارجي، تستمر هذه الجسيمات في إصدار الضوء لفترة طويلة. وتعتمد العديد من الألعاب المضيئة في الظلام على هذا المبدأ تحديدًا. وتتكون هذه الجسيمات من عناصر ومواد كيميائية مختلفة، وهي قادرة على إصدار الضوء بألوان متنوعة.
جدار نباتي مضيء
لضمان أن يكون الضوء المنبعث من النباتات العصارية متجانسًا وساطعًا، اختار الباحثون نباتًا عصاريًا شائعًا يُزرع داخل المنازل، وهو نبات *إشفيريا*، لهذه الدراسة. بعد حقن جزيئات التوهج اللاحق في كل ورقة على حدة، عُرِّضت النباتات لأشعة الشمس لبضع دقائق فقط؛ ثم استمرت في التوهج لمدة تصل إلى ساعتين.
كما اكتشف العلماء أن استخدام الجسيمات التي يبلغ قطرها حوالي 7 ميكرومترات أدى إلى نتائج أفضل - وتحديداً ضوء أكثر سطوعاً - مقارنة باستخدام الجسيمات على المستوى النانوي.
لاختبار مستويات السطوع، قام العلماء ببناء جدار أخضر من النباتات العصارية، يتألف من 56 نبتة عصارية معدلة مرتبة بشكل خطي. في الظلام الدامس، كان الضوء الناتج عن هذه النباتات كافيًا لتمكين الشخص من تمييز النصوص والصور الموضوعة أمامه مباشرةً بوضوح.
إذا بدأ الضوء يخفت بعد فترة طويلة، فإن تعريض النباتات لأشعة الشمس مرة أخرى يسمح لها بإعادة شحن طاقتها واستئناف توهجها. وهذا يجعلها خيارًا ممتازًا لاستخدامها كإضاءة ليلية منزلية، خاصةً مع انخفاض تكاليف إنتاجها.
"Firefly" Petunias
ختاماً:
في الواقع، إن مفهوم التعديل الوراثي للنباتات باستخدام جينات التلألؤ البيولوجي المشتقة من اليراعات ليس جديدًا تمامًا؛ فقد أجريت أبحاث مماثلة سابقًا في الولايات المتحدة.
في عام 2024، نجحت شركة مقرها الولايات المتحدة في تطوير "Firefly Petunias." لقد بحثت عن التفاصيل: نبتة بتونيا مضيئة واحدة - معبأة في وعاء خزفي - تباع بالتجزئة مقابل 39.99 دولارًا، مع انخفاض سعر الوحدة عند الشراء بالجملة.
فيما يتعلق بالنباتات المضيئة التي تزرع محليًا في الصين، كانت زهور عباد الشمس المضيئة بشكل عابر (التي تتوهج لفترة وجيزة فقط) متاحة للبيع التجريبي بسعر 89.9 يوان صيني لحزمة من خمس نباتات؛ ومع ذلك، لم تعد متاحة للشراء.
أما بالنسبة لنوع النباتات المضيئة بثبات، والتي تم ذكرها في بداية هذا المقال، فلم يتم تسويقها تجارياً بعد، على الرغم من أن هناك خططاً جارية حالياً لإدراجها في تصميمات المناظر الطبيعية في حدائق عامة مختارة. وتُعدّ كل من النباتات المضيئة بشكل عابر والنباتات المضيئة بثبات نتاجاً للهندسة الوراثية، باستخدام نهجين تقنيين مختلفين.
يكمن الاختلاف الرئيسي في مدة إضاءتها: فالنباتات ذات الإضاءة الثابتة تتوهج لفترة أطول بكثير - ربما طوال دورة حياتها - وهذه الصفة قابلة للتوريث. في المقابل، تتوهج النباتات ذات الإضاءة العابرة عادةً لمدة 5 إلى 7 أيام فقط، وهذه الصفة لا يمكن توريثها للأجيال اللاحقة.
(في النباتات ذات الإضاءة العابرة، يتم إدخال الجين الخارجي المسؤول عن الإضاءة مباشرة إلى خلايا النبات ولكنه لا يندمج بسلاسة مع جينوم النبات نفسه؛ وبالتالي، لا يمكن توريث هذه الصفة بشكل مستقر. وعلى العكس من ذلك، في النباتات ذات الإضاءة المستقرة، يتم ربط الجين الخارجي بنجاح ودمجه في المادة الوراثية الأصلية للنبات.)
رسم توضيحي لسيناريوهات التطبيق المحتملة
بالنظر إلى القدرات التكنولوجية الحالية، فإن احتمال استخدام النباتات المضيئة كأعمدة إنارة للشوارع يبدو واعداً للغاية.
على الرغم من أن سطوعها لا يزال لا يضاهي سطوع مصابيح الشوارع التقليدية، إلا أن زراعة النباتات المضيئة تمثل بديلاً ممتازاً لمواقع محددة حيث تكون الإضاءة التقليدية غير مناسبة - مثل المناطق التي يكون فيها التلوث الضوئي المفرط غير مرغوب فيه، أو داخل البيئات الحساسة من الناحية الجمالية مثل الحدائق العامة.
ومع ذلك، قبل أي عملية نشر واسعة النطاق، هناك العديد من المخاوف العملية التي تستدعي اهتمامنا، مثل:
كيف ستتفاعل الحشرات الليلية عند مصادفتها لهذه النباتات المتوهجة؟
بالنظر إلى أن جينات هذه النباتات المضيئة قد تم تعديلها وراثيًا، فهل هناك خطر من أن تتسرب هذه الجينات المعدلة إلى البرية وتؤدي إلى ظهور كائنات حية جديدة وغير عادية؟
