الحقول الكهربائية يمكن أن تردع طفيليات المحاصيل المدمرة
تخيل أنك نبتة كاكاو صغيرة، فقط تنشر جذورك الأولية في التربة الخصبة والترحيبية.
في مكان ما قريب، يتحرك المفترس. ليس لها أذنان تسمعانك، ولا عينان تراك. لكنه يعرف مكانك، ويرجع الفضل في ذلك جزئيًا إلى المجال الكهربائي الضعيف المنبعث من جذورك.
إنها مجهرية، ولكنها ليست وحدها. بالآلاف، تتجمع المخلوقات، وتنزلق عبر التربة المغمورة بالمياه، مدفوعة بأسواطها. إذا وصلوا إليك، فسوف يستخدمون خيوطًا تشبه الفطريات لاختراقك والتهامك من الداخل. إنهم يقتربون. أنت نبات. ليس لديك أرجل. ليس هناك مفر.
ولكن قبل أن يقعوا عليك، يترددون. يبدو أنهم مشوشون. وبعد ذلك، تنطلق بشكل جماعي في اتجاه مختلف، حيث يجذبها مجال كهربائي أكثر جاذبية. أنت آمن. وسوف يموتون قريبا.
إذا نجحت إليونورا موراتو وجيوفاني سينا في تحقيق مرادهما، فهذا هو مستقبل مكافحة مسببات أمراض المحاصيل.
هناك العديد من المتغيرات التي تدخل في أزمة الغذاء العالمية، ولكن من بين أسوأ المتغيرات هي الآفات التي تدمر المحاصيل الغذائية، وتدمر ما يصل إلى 40 في المائة من إنتاجها قبل أن يتم حصادها. واحدة من هذه – الطلائعيات الصغيرة في المثال أعلاه، وهي فطريات بيضية تُعرف رسميًا باسم فيتوفثورا بالميفورا —لديها شهية بقيمة مليار دولار أمريكي للسلع الاقتصادية الأساسية مثل الكاكاو والنخيل والمطاط.
ولا يوجد حاليًا أي دفاع كيميائي يمكنه التغلب على هذه المخلوقات دون تسمم بقية الكائنات الحية (المفيدة غالبًا) التي تعيش في التربة. لذلك استقر موراتو وسينا وزملاؤهما في مجموعة سينا في إمبريال كوليدج لندن على نهج غير تقليدي: لقد استغلوا P. بالميفوراالحس الكهربائي، والذي يمكن خداعه.
جميع جذور النباتات التي تم قياسها حتى الآن تولد تدفق أيوني خارجي، والذي يترجم إلى مجال كهربائي ضعيف للغاية. تشير عقود من الأدلة إلى أن هذه الإشارة تعد هدفًا مهمًا لأنظمة الملاحة الخاصة بالحيوانات المفترسة. ومع ذلك، لا يزال الأمر محل جدل حول مدى اعتماد الحيوانات المفترسة على التوقيعات الكهربائية للنباتات لتحديد موقعها، بدلاً من المعلومات الكيميائية أو الميكانيكية. في العام الماضي، وجدت مجموعة موراتو وسينا ذلك P. بالميفورا تنجذب الجراثيم إلى القطب الموجب للخلية وتولد كثافات تيار تبلغ 1 أمبير لكل متر مربع. يقول سينا: “لقد اتبعت الجراثيم المجال الكهربائي”، مما يشير إلى وجود آلية مماثلة تساعدهم في العثور على الحقول الكهربائية الحيوية الطبيعية المنبعثة من الجذور في التربة.
وهذا ما جعل الباحثين يتساءلون: هل يمكن لمثل هذا المجال الكهربائي الاصطناعي أن يتجاوز المدخلات الحسية الأخرى للاحتجاجات، ويربك بوصلاتهم أثناء محاولتهم استخدام الناتج الكهربائي الأضعف بكثير لجذور النباتات؟
ولاختبار الفكرة، طور الباحثون طريقتين لحماية جذور النباتات باستخدام مجال كهربائي عمودي ثابت. قاموا بزراعة وجبتين خفيفتين شائعتين ص. بالميفورا—نبات مزهر مرتبط بالملفوف والخردل، والبقوليات غالبًا ما تستخدم كمصنع لتغذية الماشية – في أنابيب في محلول مائي.
تم اختبار تكوينين للمجال الكهربائي: حقل عمودي “عالمي” (يسار) وحقل تم إنشاؤه بواسطة قطبين كهربائيين صغيرين قريبين. أثبت المجال العالمي أنه أكثر فعالية قليلاً.إليونورا موراتو
في الاختبار الأول، قام الباحثون بوضع جذور النباتات بين صفوف من الأقطاب الكهربائية في الأعلى والأسفل، مما أدى إلى غمرها بالكامل في مجال عمودي “عالمي”. بالنسبة للمجموعة الثانية، تم توليد الحقل باستخدام قطبين كهربائيين صغيرين على مسافة قصيرة من المصنع، مما أدى إلى إنشاء كثافات تيار في حدود 10 أمبير/م2. ثم أطلقوا العنان للاحتجاجات.
وفيما يتعلق بالمجموعة الضابطة، نجحت كلتا الطريقتين في تحويل جزء كبير من الحيوانات المفترسة بعيدًا عن جذور النباتات. لقد اجتاحوا القطب الموجب، حيث من المفترض أن يموتوا جوعًا حتى الموت، نظرًا لعدم قدرة الأبواغ الحيوانية على البقاء على قيد الحياة لمدة تزيد عن 2 إلى 3 ساعات بدون مضيف. أو أسوأ من ذلك. نيل جاو، الذي قدمت أبحاثه بعضًا من الأدلة الأولى على الاستشعار الكهربائي لحيوانات الحيوان، لديه نظريات أخرى حول مصيرها. “يقول: “إن المجالات الكهربائية المطبقة تولد منتجات سامة وتدرجات شديدة الانحدار في درجة الحموضة بالقرب من الأقطاب الكهربائية وحولها بسبب التحليل الكهربائي للماء”. “قد يتبع الانتحاء تجاه القطب الكهربائي القتل أو التثبيت بسبب تدرجات الأس الهيدروجيني المستحثة.”
لم تمنع هذه التقنية الإصابة فحسب، بل تشير بعض الأدلة إلى أنها قد تخفف أيضًا من حالات العدوى الموجودة. نشر الباحثون نتائجهم في أغسطس التقارير العلمية.
كان المجال الكهربائي العالمي أكثر نجاحًا بشكل طفيف من المجال المحلي. ومع ذلك، سيكون من الصعب الترجمة من ظروف المختبر إلى تجربة ميدانية (حرفية) في التربة. سيكون من السهل تكرار إعداد المجال الكهربائي المحلي: يقول سينا: “كل ما عليك فعله هو غرس قابس صغير في التربة بجوار المحصول الذي تريد حمايته”.
يقول موراتو وسينا إن هذا إثبات للمفهوم يوضح الأساس لطريقة جديدة خالية من المبيدات الحشرية لحماية المحاصيل الغذائية. (يشبه سينا هذه التقنية بالشراك الخداعية التي تستخدمها الطائرات المقاتلة لإبعاد الصواريخ القادمة عن طريق محاكاة إشارات الهدف الأصلي). وهم يبحثون الآن عن التمويل لتوسيع المشروع. الخطوة الأولى هي اختبار الإعداد المحلي في التربة؛ التالي هو اختبار النهج phytophthora infestans, ابن عم أكثر شرا وترويعًا P. بالميفورا.
P. infestans يهاجم نظامًا غذائيًا أكثر تنوعًا من المحاصيل – ربما تكون على دراية بعمله أثناء مجاعة البطاطس الأيرلندية. تشير أوجه التشابه الجينية الوثيقة إلى وجود مرشح واعد آخر لمكافحة الآفات الكهربائية. لكن هذا التحقيق قد يتطلب المزيد من التمويل. P. infestans لا يمكن إجراء الأبحاث إلا بموجب بروتوكولات أمنية مختبرية أكثر صرامة.
يرتبط العمل في الإمبراطورية بالنقاش الأوسع – والمشحون إلى حد ما – حول البيئة الكهروستاتيكية. وهذا يعني مدى استفادة الكائنات، بما في ذلك القراد، من الآليات الكهربائية التي لم تكن مفهومة حتى الآن لتوجيه نفسها وتعزيز بقائها بطرق أخرى. يقول سام إنجلاند، عالم البيئة السلوكية في متحف التاريخ الطبيعي في برلين: “لا يزال معظم الناس لا يدركون أن الكهرباء التي تحدث بشكل طبيعي يمكن أن تلعب دورًا بيئيًا”. “لذلك أعتقد أنه بمجرد أن تصبح هذه الظواهر الكهربائية معروفة ومفهومة بشكل أكبر، فإنها ستلهم عددًا أكبر من التطبيقات العملية مثل هذا التطبيق.”
من مقالات موقعك
مقالات ذات صلة حول الويب
