كشفت دراسة جديدة، أجرتها عالمة الفيزياء الحيوية أليسون سويني من جامعة ييل، كيف تجمع المحار العملاق أشعة الشمس بكفاءة عالية لعملية التمثيل الضوئي للطحالب التي تعيش في أنسجتها. ويسلط البحث الضوء على العلاقة التكافلية بين المحار العملاق والطحالب، مما يوفر رؤى ثاقبة للتطورات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية وإنتاج الوقود الحيوي.
تعيش المحار العملاق، الموجودة على الشعاب المرجانية في بالاو، غرب المحيط الهادئ، في تكافل مع طحالب (من جنس Symbiodinium ). تستقر هذه الطحالب في أعمدة رأسية داخل أنسجة المحار. وقد أظهرت أبحاث سابقة أن طبقة من الخلايا الشفافة في المحار تعمل على تشتيت الضوء الساقط، مما يسمح بإضاءة هذه الأعمدة بكفاءة. هذا التشتيت الأمثل يُخفف الضوء وينشره بالتساوي عبر الطحالب، مما يُسهل عملية التمثيل الضوئي الفعالة في أعماق الأنسجة.
يراعي النموذج الجديد الذي طوره الباحثون التغيرات في توزيع الضوء وشدته أثناء مروره عبر أنسجة المحار. وتكشف الدراسة أن الطحالب تحصد الضوء منخفض الكثافة بكفاءة أكبر من الضوء عالي الكثافة. فمن خلال هيكلة الطحالب في أعمدة مفصولة بأنسجة شفافة، تستطيع المحار إدارة توزيع الضوء بكفاءة أكبر مقارنةً بالتوزيع العشوائي.
إن قدرة المحار على نفخ أنسجته عن طريق تعديل ضغط الدم تُمكّنه من تحسين المسافة بين أعمدة الطحالب استجابةً لظروف الإضاءة المتغيرة. وقد طابقت عمليات المحاكاة التي تُدمج هذه الميزة الكفاءة المُنمذجة مع النسبة المُلاحظة البالغة 67%، وهي نسبة أعلى بكثير من نسبة 3% في حقول المحاصيل التقليدية أو نسبة 20-25% في المصفوفات الشمسية الكبيرة.
تشير الأبحاث إلى أن فهم هذه الكفاءات البيولوجية قد يُسهم في تطوير تكنولوجيا الطاقة الشمسية وإنتاج الوقود الحيوي. إضافةً إلى ذلك، ثمة تكهنات بأن الغابات الشمالية قد تستخدم بشكل طبيعي استراتيجيات مماثلة لإعادة توزيع الضوء من خلال الغطاء السحابي وتنسيق الأشجار لتحسين عملية التمثيل الضوئي.
