نظرًا لأنه يتم زراعة المزيد والمزيد من الأشجار المتساقطة في الغابات السويسرية، والتي غالبًا ما يتم حرق أخشابها بشكل مباشر، فإن الأفكار المبتكرة للاستخدام المتتالي مطلوبة بشدة من أجل استخدام الأخشاب الصلبة السويسرية بشكل أكثر استدامة. ولذلك يقوم الباحثون بتجهيز الخشب بوظائف جديدة. أحدث انقلابهم: الخشب الذي يمكن أن يتوهج في الظلام.
من أجل تحدي تغير المناخ وخنفساء اللحاء، يتم زراعة المزيد من الأشجار المتساقطة في الغابات السويسرية. إذا كان ذلك ممكنًا، يجب استخدام خشبها عدة مرات قبل أن يتحول إلى حطب للوقود، وبالتالي إطلاق ثاني أكسيد الكربون المرتبط مسبقًا2 العودة إلى الغلاف الجوي. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، لا يزال الخشب الصلب يستخدم في كثير من الأحيان مباشرة للتدفئة. ولذلك هناك حاجة إلى أفكار مبتكرة لاستخدام أكثر استدامة. أحد الاحتمالات هو تزويد المادة الطبيعية بخصائص جديدة – من الناحية الفنية: وظائف – وتحويلها إلى خشب مغناطيسي أو مقاوم للماء أو مولد للكهرباء، على سبيل المثال.
يسعى فريق بقيادة الباحث الفطري فرانسيس شوارزي من مختبر السليلوز والمواد الخشبية في إمبا في سانت جالن حاليًا إلى متابعة فكرة أخرى لنوع جديد من المواد المركبة المعتمدة على الخشب الصلب: الخشب المضيء. بالإضافة إلى التطبيقات في المجالات التقنية، يمكن معالجة الخشب المضيء وتحويله إلى أثاث مصمم أو مجوهرات.
قام عالم التكنولوجيا الحيوية فرانسيس شوارتز بتتبع الفطر المتوهج في الطبيعة، وقام بتحليله في المختبر وفك رموزه الجينية.
فطر العسل عديم الحلقات (ذوبان الديسارميلاريا) تبين أنها قوية بشكل خاص. بعد إجراء اختبارات أولية على أنواع مختلفة من الخشب، بدأ شوارتز باستخدام خشب البلسا (ورم هرمي)، خشب ذو كثافة منخفضة بشكل خاص.
وباستخدام التحليل الطيفي، لاحظ الباحثون كيف يحلل الفطر مادة اللجنين الموجودة في عينات خشب البلسا، وهو المسؤول عن الصلابة وقوة الضغط. ومع ذلك، أظهرت تحليلات حيود الأشعة السينية أن ثبات الخشب لا يتضاءل نتيجة لذلك: بقي السليلوز، الذي يوفر قوة الشد في الخشب، سليمًا.
يكتسب الهجين الحيوي المكون من الفطريات والخشب أقصى قدر من اللمعان عند احتضانه لمدة ثلاثة أشهر. نزع السلاح يحب الرطوبة بشكل خاص: امتصت عينات خشب البلسا ثمانية أضعاف وزنها من الرطوبة خلال هذا الوقت. أخيرًا يتم تفعيل التفاعل الإنزيمي في الخشب عند ملامسته للهواء. ويكشف التوهج عن روعته الكاملة بعد حوالي عشر ساعات، وينبعث منه ضوء أخضر بطول موجي يبلغ 560 نانومتر، كما حددته باحثة إمبا جيورجيا جيوفانيني من مختبر الأغشية والمنسوجات المحاكاة الحيوية خلال تحليلات التحليل الطيفي الفلوري.
تستمر العملية الرائعة حاليًا حوالي عشرة أيام. يقول الباحث في إمبا: “نعمل الآن على تحسين المعلمات المختبرية من أجل زيادة السطوع في المستقبل”.
تلألؤ بيولوجي طبيعي
في الطبيعة، يحدث التلألؤ البيولوجي في مجموعة واسعة من الكائنات الحية. يتم إنتاج الضوء بفضل العمليات الكيميائية التي تطلق الطاقة في شكل ضوء وحرارة. وإذا قارنا التفاعلات المولدة للضوء في الطبيعة على أساس ما يسمى مردودها الكمي، فإن اليراع هو الفائز بنسبة 40%، وقناديل البحر المضيئة تصل إلى 17%، والفطر المضيء يصل إلى 2%.
تشابك المواد الحية تم تحقيق ذلك بفضل طفيلي: فطر العسل هو أحد مسببات الأمراض التي تسبب العفن الأبيض في الأشجار وبالتالي فهي في الواقع آفة خشبية. تنتج بعض الأنواع مادة لوسيفيرين الطبيعية، والتي يتم تحفيزها للتوهج في عملية إنزيمية على مرحلتين. وبالتالي فإن الخشب الذي تتخلله خيوط فطرية ينبعث منه ضوء أخضر. يقول شوارتز: “تم وصف الخشب المضيء بشكل طبيعي لأول مرة منذ حوالي 2400 عام على يد الفيلسوف اليوناني أرسطو”. بالمعنى الدقيق للكلمة، يمكن وصف البنية المتشابكة للفطر والخشب بأنها هجين حيوي طبيعي، أي مزيج من المواد الحية. يقول الباحث في إمبا: “إن المواد المركبة المنتجة صناعيًا من هذا النوع ستكون مثيرة للاهتمام للعديد من أنواع التطبيقات”. لكن ما يبدو أن الطبيعة تحققه دون عناء كان حتى الآن يمثل تحديًا كبيرًا للتكنولوجيا الحيوية. والآن، ولأول مرة، نجح فريق إمبا في تحفيز العملية والتحكم فيها في المختبر.
أكثر من 70 نوعًا من الفطريات تظهر تلألؤًا بيولوجيًا. إنها تنتج توهجًا يعرف باسم “نار الثعلب” في الخشب المتعفن. المصطلح عبارة عن مزيج فرنسي-إنجليزي من كلمة “faux” و”fire” التي تعني “نار كاذبة”. الغرض من تلألؤ بيولوجي في الفطريات ليس واضحا تماما. قد يكون لجذب الحشرات لنشر الجراثيم الفطرية. من الصعب العثور على خشب مضيء في الطبيعة لأن مصادر الضوء الاصطناعي المنتشرة في كل مكان في الليل تجعل من الصعب اكتشافه. ينصح الباحث في إمبا فرانسيس شوارتز بالبحث عن الأخشاب الميتة تحت أوراق الخريف الرطبة في ليلة خريفية بلا قمر في غابة زان مختلطة. مع قليل من الحظ، يمكن اكتشاف الفطر وعشائه الخشبي المتوهج.
الحبار الصغير واتاسينيا الوامضة يبلغ حجمه ثمانية سنتيمترات فقط، لكنه كبير الحجم من حيث التمويه: فالخلايا الباعثة للضوء منتشرة عبر الجانب السفلي منه.
تخلط هذه الصور الفوتوغرافية بين الأسماك المفترسة التي تعيش في قاع البحر. عند النظر إلى سطح الماء، لا يمكن للحيوانات المفترسة رؤية الحبار المضيء.
هذه الحشرات التي يصل حجمها إلى سنتيمترين، تجد بعضها البعض للتزاوج بفضل ضوءها. لا تمتلك اليراعات بطنًا شفافًا فحسب، بل تحتوي أيضًا على طبقة عاكسة من الداخل.
تعكس هذه “المرآة المدمجة” أيضًا التلألؤ البيولوجي إلى الخارج. هذا يجعل Lampyris noctiluca النجم الساطع بين المخلوقات ذات الإضاءة الحيوية.
يعد فطر العسل من أروع المخلوقات على وجه الأرض. قد تنبت بشكل غير واضح على أرضية الغابة على شكل فطر كلاسيكي، مزين فقط بشريط زخرفي حول النقطة، مثل السوار، مما يمنحها الاسم اللاتيني “Armillaria”.
لكن الأمر الأكثر إثارة للإعجاب هو شبكتها من الخيوط السوداء التي ترسمها على الخشب والأرض. تشكل الخيوط الفطرية حزمًا سميكة يبلغ طولها مترًا، وتحيط بها طبقة واقية سوداء تحتوي على الميلانين. تبحث هذه الجذور المزعومة عن موائل ومصادر غذائية جديدة.
أكبر كائن حي في العالم، شبكة فطر عسلية عمرها 2400 عام، تغطي مساحة عدة كيلومترات مربعة في ولاية أوريغون الأمريكية. يمكن العثور على أكبر فطر في أوروبا في سويسرا على ممر Ofen. يغطي فطر العسل هذا الذي يبلغ عمره 1000 عام مساحة تعادل 50 ملعب كرة قدم.
