تحول ألوان الحبار المدهش: مفتاح تكنولوجيا الطاقة الشمسية الفائقة الكفاءة!
وضع الباحثون أصباغ الحبار في خلية ضوئية، مما كشف أن قدرة الحيوانات المذهلة على تغيير الألوان قد تكون مدفوعة بالطاقة الشمسية. يسمح التحول الرائع لألوان الرخويات، بما في ذلك تلك الخاصة بالأخطبوط والحبار وسمك الحبار، لها بالاندماج في بيئاتها أو التواصل بصريًا مع بعضها البعض. بينما كان الباحثون يعرفون منذ فترة طويلة أن الخلايا الملونة المليئة بالأصباغ الموجودة في جلدها تشارك في هذه العملية، إلا أننا لا نفهم تمامًا كيف تعمل.
لذا قام الكيميائي الحيوي تايهوان كيم وزملاؤه من جامعة نورث إيسترن في الولايات المتحدة ببناء خلية شمسية لمعرفة ما إذا كانت حبيبات الصبغة داخل الخلايا الملونة من سمك الحبار طويل الزعانف (Doryteuthis pealeii) يمكن أن تسهل تحويل الضوء إلى كهرباء.
وبالفعل، عند تعرضها لأشعة الشمس، نقلت الحبيبات شحنة كهربائية.
قالت الكيميائية الحيوية ليلى ديرافي من جامعة نورث إيسترن: ”وجدنا أنه كلما زادت عدد الحبيبات التي وضعتها هناك، زادت استجابة التيار الضوئي”.
وأضافت: “إنه مؤشر مباشر على أن قطع الخلايا الملونة تقوم فعليًا بتحويل الضوء من ضوء محاكي للشمس إلى جهد كهربائي يمكنه إكمال الدائرة ثم يتم جمعه لاحقًا لتزويد الطاقة للحيوان”.
وعلاوة على ذلك، يشير الباحثون إلى أن هذا النظام يجب أن يكون فعالاً للغاية نظرًا لأن سمك الحبار يمكنه استخدام هذه الطاقة لتغيير مظهر جسمه بالكامل تحت الماء حيث تصل مستويات منخفضة فقط من الضوء.
قالت ديرافي: “أن يكون لديك شيء يستشعر الألوان المحيطة به ويوزعها خلال مئات المللي ثانية هو أمر مذهل حقًا”. “ليس شيئًا سهل القيام به، خاصةً في نظام حي تحت الماء”.
الخلايا الملونة الموجودة عبر جلد الرخويات الذكية مليئة بأصباغ ملونة مختلفة تشمل الأحمر والأصفر والبني في سمك الحبار طويل الزعانف. هذا النوع قصير العمر يتغذى على العوالق ويهاجر عبر شمال الأطلسي، يتحرك بعيداً عن الشاطئ خلال الشتاء ويعود نحو اليابسة مع ارتفاع درجات حرارة المياه، معتمدين على حبرهم وتخفيهم لتجنب العديد من المفترسين مثل الدلافين والسمك المسطح.
كل عضو صغير للصورة لديه أعصاب قادرة على حمل شحنة كافية تسبب انقباض عضلات الخلايا الملونة وتوسيع العضو حتى 10 مرات حجمه الأصلي بالتزامن مع تلك المحيطة به. وهذا يسمح لهم بخلق نماذج متغيرة من الألوان.
أشار الباحثون إلى أنه عندما تتعرض للأضواء فإن الأصباغ تطلق إلكتروناً خلال تفاعل أكسدة-اختزال (redox)، مما يخلق شحنة كهربائية. قد تنتشر هذه الإشارة ‘التي تستشعر’ الضوء بعد ذلك إلى خلايا ملونة مجاورة ، مما يفسر كيف يمكنهم بعد ذلك تغيير كثافة الصبغة بشكل متزامن لمحاكاة محيط السمكة.
يمكن لفهم المزيد حول هذه المستشعرات الضوئية فائقة الكفاءة أن يحدث ثورة في مجالات مثل الإلكترونيات القابلة للارتداء.
تم نشر هذا البحث في مجلة مواد الكيمياء C.
