تاريخ اكتشاف البناء الضوئي - Photosynthesis

سنة اكتشاف البناء الضوئي : 1779م

ما هو اكتشاف البناء الضوئي للنبات؟

• اكتُشف أن النباتات تستعمل ضوء الشمس في تحويل ثاني أوكسيد الكربون بالهواء إلى مادة نباتية جديدة

من هو مكتشف البناء الضوئي في النبات؟

• يان إنغينهاوس Jan Ingenhousz

لماذا يعد هذا الاكتشاف ضمن المائة العظمى للاكتشافات في التاريخ؟

البناء الضوئي هي العملية التي تقود الإنتاج النباتي في جميع أنحاء الأرض، كما وتنتج معظم ما نستنشقه من أوكسجين في الهواء. تعتبر النباتات وعملية البناء الضوئي عناصر رئيسة في دورة الأوكسجين الضرورية لحياة الإنسان والثدييات الأخرى.

باکتشاف عملية البناء الضوئي، ساهم يان إنغينهاوس في إثراء فهمنا لوظيفة النباتات على الأرض ووسّع من مدارك أولي العلم في فهم غازین جويين أساسيين  الأوكسجين وثاني أوكسيد الكربون. كما وتدين العلوم الحديثة للهندسة النباتية والمحاصيل هذا العالم بتأسيسهما.

كيف تم  اكتشاف البناء الضوئي للنبات:

ولد يان إنغينهاوس Jan Ingenhousz بمدينة بريدا الهولندية عام 1730م. وبعد إتمام دراسته للطب، قفل راجعاً إلى مسقط رأسه - بريدا- لمزاولة حياته المهنية.

اكتشف جوزيف بريستلي الأوكسجين عام 1774م وأجرى تجارب مثيرة على هذا الغاز الغير المرئي الجديد. ففي إحداها، قام بریستلي بإدخال شمعة متقدة إلى وعاء يحتوي على الأوكسجين النقي، وأبقى على اشتعالها لحين استنفد جميع الأوكسجين وانطفأت الشمعة تلقائياً. ودون السماح بدخول أي هواء جديد إلى الوعاء، أدخل إليه بریستلي غصينات من النعناع الطافية في قدح ماء، وذلك ليستطلع فيما لو أن نبات النعناع سيموت في هذا الهواء «السيئ».

لكن عاش النعناع على خلاف توقعه! بعد شهرين، وضع فأراً في الوعاء، فعاش بدوره- دلالة على إرجاع نبات النعناع للأوكسجين إلى داخل الوعاء. ولكن لم تنجح هذه التجربة مع بریستلي دائماً، فسلم بأنها لغز محير وانتقل إلى تجارب أخرى.

قرأ إنغينهاوس عن تجارب بريستلي عام 1777م، فراقته وسلبت له لبّه. قرر بعدها أن يحقق ويشرح في لغز بریستلي.

خلال العامين التاليين، أجرى إنغينهاوس ما يقارب 500 تجربة، واضعة في نظر الاعتبار جميع المتغيرات والاحتمالات الممكنة. فابتكر طريقتين للحصول على الغاز الذي ينتجه النبات، تقضي إحداها بحصر النبات في حجرة مغلقة، والثانية في غمره بالماء.

استعمل إنغينهاوس كلتا الطريقتين، لكنه رأی من الأسهل جمع ودراسة الغاز المتجمع تحت الماء على شكل فقاعات صغيرة. وفي كل مرة يجمع فيها الغاز المنتج من قبل النبات، كان يحقق فيما لو كان مساعداً لاشتعال لهيب الشمعة (الأوكسجين) أم مساعداً لإفاده( ثاني أوكسيد الكربون).

اندهش إنغينهاوس بجمال وتناسق اکتشافه. يستنشق الإنسان الأوكسجين ويتخلص من ثاني أوكسيد الكربون، بينما تقوم النباتات بعكس العملية نوعاً ما. إذ قامت النباتات المعرضة لضوء الشمس بامتصاص ثاني أوكسيد الكربون المطروح من قبل الإنسان وأنتجت الأوكسجين النقي لنا لنستنشقه، في حين قامت النباتات الموجودة في الظل أو أثناء الليل بعكس العملية. فكانت تتصرف کالبشر، تمتص الأوكسجين وتنتج ثاني أوكسيد الكربون.

بعد مئات التجارب، أوضح إنغينهاوس بأن النباتات تنتج كميات من الأوكسجين أكبر بكثير من امتصاصها له. فكانت النباتات المغمورة في الماء تنتج كميات مستمرة من الأوكسجين على شكل فقاعات عند تعريضها لضوء الشمس المباشر، بينما توقف إنتاج الفقاعات أثناء الليل. أما النباتات المتروكة لفترات طويلة في الظلام، فأنتجت غازاً قادراً على إخماد اللهب. عندما نقلت النباتات ذاتها إلى ضوء الشمس المباشر، أنتجت غازاً حول جمرة متقدة إلى جحيم مستعر- أنتجت الأوكسجين من جديد.

أظهر إنغينهاوس اعتماد إنتاج الغاز على ضوء الشمس، واستمر بتجاربه معلنا عدم إنتاج النباتات لأية كتلة جديدة (ورقة أو جذع أو غصن) بامتصاص المادة من التربة (كما ظن الآخرون)، إذ لم تفقد التربة أياً من كتلتها مع نمو النبات.

فاستنتج بأن النمو الجديد للنباتات مصدره ضوء الشمس. تقوم النباتات، إذن، بأخذ ثاني أوكسيد الكربون من الهواء وتحوله إلى مادة تركيبية جديدة بوجود ضوء الشمس.

اكتشف إنغينهاوس عملية البناء الضوئي، مبرهناً أن النباتات تكون كتلة جديدة لها « من الهواء» بتثبيت ثاني أوكسيد الكربون مع ضوء الشمس.

ونشر نتائجه عام 1779م بكتاب اسماه Experiments Upon Vegetables أي «تجارب على الخضراوات». أما لفظة Photosynthesis المشتقة عن الإغريقية بمعنى «البناء الضوئي»ª، فقد اُبتدعت لاحقاً بسنوات. )