عندما تُسلّط ضوءًا أسود على وعاء فاكهة، وفجأةً يتوهج جزءٌ منها، يبدو الأمر خارقًا للطبيعة. لكن هذا “التوهج” الأزرق أو الأخضر أو الأصفر الغريب ليس سحرًا أو مواد كيميائية خفية، بل هو مزيجٌ من الفيزياء والكيمياء الحيوية وعلم الأحياء النباتية. تتألق بعض الفواكه طبيعيًا تحت الأشعة فوق البنفسجية بفضل الجزيئات الموجودة داخل قشورها ولبها، وخاصةً الأصباغ والمركبات الفينولية التي تمتص الأشعة فوق البنفسجية غير المرئية وتعيد إصدارها كضوء مرئي.
إليكم نظرةً متعمقةً على سبب توهج بعض الفواكه تحت الأشعة فوق البنفسجية، وما يميز الموز تحديدًا، وما يعتقد العلماء أن هذا التوهج قد يعنيه للنباتات والحيوانات، وليس فقط لخدع الحفلات في مطبخك.
ضوء الأشعة فوق البنفسجية، التألق، ولماذا “تتوهج” الفاكهة
في الإضاءة العادية، لا ترى سوى الألوان التي تعكسها الأصباغ مباشرةً – الأحمر من الأنثوسيانين، والأخضر من الكلوروفيل، والأصفر والبرتقالي من الكاروتينات. تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية، تُجبر تلك الأصباغ والجزيئات الأخرى على أداء وظيفة مختلفة.
للأشعة فوق البنفسجية أطوال موجية أقصر وطاقة أعلى من الضوء المرئي.
تمتص بعض الجزيئات في الفاكهة طاقة الأشعة فوق البنفسجية هذه، ثم تُعيد إصدار جزء منها بسرعة بطول موجي أطول وأكثر وضوحًا – وهي عملية تُسمى التألق.
يبدو ذلك لعينيك كتوهج خافت أو ساطع، غالبًا ما يكون أزرق، أو أزرق مخضر، أو أصفر مخضر، حسب المركب.
والأهم من ذلك، أن هذا تألق، وليس تلألؤًا حيويًا. فالفاكهة لا تُنتج الضوء من تلقاء نفسها (كما تفعل اليراع)؛ بل تتوهج فقط عندما يكون مصدر الأشعة فوق البنفسجية ساطعًا.
في العديد من الفواكه، يكون التوهج ضعيفًا. وفي القليل منها، مثل الموز، يكون التوهج واضحًا بما يكفي لرؤيته بوضوح باستخدام مصباح يدوي غير مُكلف للأشعة فوق البنفسجية.
الموز: مثالٌ على الفاكهة المُتوهجة
يُعد الموز أشهر مثال على الفاكهة التي تتوهج بوضوح تحت الأشعة فوق البنفسجية. تُظهر قشور الموز الناضجة توهجًا أزرقًا ساطعًا تحت الضوء الأسود، ويمكن أن تتألق الهالات المحيطة بـ”بقع الشيخوخة” البنية بشكل ساطع للغاية.
ربطت الأبحاث المبكرة هذا التوهج بتحلل الكلوروفيل أثناء نضج الموز:
الموز الأخضر غني بالكلوروفيل، مما يمنحه لونه الأخضر.
أثناء النضج، يتحلل الكلوروفيل، منتجًا نواتج تحلل مؤقتة تُسمى نواتج أيض الكلوروفيل الفلورية (FCCs)، والتي يمكن أن تتألق في المنطقة الزرقاء تحت الأشعة فوق البنفسجية.
في معظم النباتات، تكون نواتج أيض الكلوروفيل الفلورية مركبات وسيطة قصيرة العمر تتحول بسرعة إلى مركبات غير فلورية، لذلك لا تُلاحظ عادةً.
لكن الموز مختلف. وجد علماء في جامعة إنسبروك وجامعة كولومبيا أنه مع نضج الموز، فإنه يتراكم نواتج تحلل الكلوروفيل مستقرة بشكل غير عادي في القشرة. كانت هذه المركبات الوسيطة الفلورية طويلة العمر، مما يجعل القشرة تلمع باللون الأزرق الساطع تحت الأشعة فوق البنفسجية. ارتبطت شدة اللون الأزرق بالنضج، ولم تنخفض إلا عندما تصبح الثمرة ناضجة أكثر من اللازم.
وأضافت دراسة لاحقة تطورًا هامًا. فقد أظهرت دراسة في علم النبات عام ٢٠١٨ أن أقوى فلورية زرقاء في ثمار الموز تأتي في الواقع من مركبات فينولية (مثل مشتقات حمض الفيروليك) مرتبطة بجدران خلايا القشرة واللب، وليس فقط نواتج أيض الكلوروفيل القابلة للذوبان. باستخدام المجهر، وجد الباحثون ما يلي:
التألق الأزرق يكون أقوى في جدار الخلية (الغشاء الخلوي الخلوي) وأقل في البلاستيدات المحتوية على الكلوروفيل.
يتوهج لب الموز الأبيض بشدة أكبر من قشرته تحت الأشعة فوق البنفسجية، وذلك بفضل هذه الفينولات المرتبطة بجدار الخلية.
يخفي الكلوروفيل في الأنسجة الخضراء التألق عن طريق امتصاص الضوء الأزرق المنبعث، لذا يبدو الموز الأخضر غير الناضج غير متوهج، بينما يكشف الموز الأصفر الناضج عن التوهج الأزرق بمجرد تحلل الكلوروفيل.
إذن، في الموز، يتفاعل عاملان معًا:
ينتج عن تحلل الكلوروفيل أثناء النضج بعض المواد الوسيطة الفلورية.
تتألق الإسترات الفينولية غير القابلة للذوبان بكثرة في جدران الخلايا بقوة في النطاق الأزرق تحت الأشعة فوق البنفسجية.
والنتيجة هي توهج أزرق يبلغ ذروته عند النضج ويتلاشى مع التقدم في السن، وخاصة حول بقع الشيخوخة حيث تموت الخلايا وتتركز نواتج التحلل.
فواكه أخرى: أصباغ فلورية ومركبات فينولية
ليس الموز وحده. تُظهر العديد من الفواكه الأخرى فلورية ملحوظة تحت الأشعة فوق البنفسجية، وإن كانت أقل حدة عادةً:
يمكن لبعض أنواع التوت والفواكه الاستوائية أن تُصدر توهجات زرقاء أو زرقاء-خضراء خافتة، مدفوعةً بمزيج من المركبات الفينولية والفلافونويدات وبعض نواتج تحلل الكلوروفيل.
يمكن لقشور الحمضيات أن تتألق باللون الأصفر-الأخضر بفضل الفلافونويدات مثل الهسبيريدين والجزيئات ذات الصلة التي تتركز في القشرة.
تحتوي بعض أنواع العنب والكرز والتوت الداكن على أنثوسيانين ومركبات فينولية ذات صلة، والتي يمكن أن تتألق بشكل ضعيف أو تُحدث تغيرات لونية مثيرة للاهتمام تحت الأشعة فوق البنفسجية، على الرغم من أن أصباغها المرئية القوية غالبًا ما تطغى على التأثير بالعين المجردة.
بشكل عام:
تُعدّ الأحماض الفينولية (مثل الفيروليك والكافيين)، والفلافونويدات، وبعض المركبات العطرية في جدران الخلايا أو الفجوات العصارية، عوامل شائعة تُساهم في التألق الفلوري.
يمكن أن تلعب نواتج أيض الكلوروفيل دورًا في عملية تحلل الكلوروفيل النشطة، عادةً أثناء النضج أو شيخوخة الأوراق.
يعتمد اللون الدقيق للتألق الفلوري على بنية الجزيء وبيئته، ولكن الانبعاثات الزرقاء والزرقاء-الخضراء التي تتراوح بين 400 و500 نانومتر شائعة بشكل خاص في أنسجة النباتات المعرضة للأشعة فوق البنفسجية.
أبرزت ورقة الموز لعام 2018 أن التألق الأزرق في النباتات أحادية الفلقة مثل الموز والذرة وقصب السكر غالبًا ما يكون أقوى في جدران الخلايا؛ في العديد من ثنائيات الفلقة (مثل النعناع السنبلي والكركديه)، قد يكون التألق أكثر هيمنةً في الفجوات العصارية أو البلاستيدات، مما يُظهر كيفية تقاطع تشريح الأنسجة وكيمياءها.
التألق مقابل اللون الطبيعي: ما الذي يتغير مع نضج الثمار؟
حتى بدون الأشعة فوق البنفسجية، يُمكنك رؤية تغيرات في لون الثمار أثناء نضجها: من الأخضر إلى الأصفر (الموز والمانجو)، ومن الأخضر إلى الأحمر (الطماطم)، ومن الباهت إلى الأرجواني الداكن (التوت). تنشأ هذه التغيرات المرئية من التفاعل بين ثلاث عائلات رئيسية من الصبغات:
الكلوروفيل: الأخضر، المرتبط بعملية التمثيل الضوئي، وهو السائد في الثمار غير الناضجة.
الكاروتينات: الأصفر، البرتقالي، الأحمر (بيتا كاروتين، لوتين، إلخ)، وغالبًا ما تظهر مع تحلل الكلوروفيل.
الأنثوسيانين: أحمر، بنفسجي، أزرق، وخاصةً في قشور التوت والكرز.youtube
تحت الأشعة فوق البنفسجية، يكشف التألق عن طبقة إضافية مخفية – وجود مركبات محددة تمتص الأشعة فوق البنفسجية وتُصدر ضوءًا مرئيًا. مع نضج الثمار:
تنخفض مستويات الكلوروفيل؛ ويؤدي تحلله إلى إطلاق مواد وسيطة وكشف الكاروتينات والفينولات الكامنة.
تتألق بعض نواتج التحلل والإسترات الفينولية، مما يجعل الثمار الناضجة أكثر توهجًا من الثمار غير الناضجة.
بالنسبة للموز، تُظهر الثمار الخضراء غير الناضجة توهجًا ضئيلًا أو معدومًا، بينما يتألق الموز الأصفر الناضج بقوة. يضعف التوهج مرة أخرى مع تحول الموز الناضج جدًا إلى اللون البني، وتتأكسد الفينولات أكثر أو تتبلمر إلى أشكال غير فلورية.
هل لهذا التوهج أي دلالة بيولوجية؟
بالنسبة للبشر، يُعد هذا التوهج أمرًا مثيرًا للفضول لأن أعيننا بالكاد ترى الأشعة فوق البنفسجية، ولا نفحص الثمار باستخدام الأضواء السوداء. لكن بالنسبة للعديد من الحيوانات، وخاصة الحشرات وبعض الطيور، فإن حساسية الأشعة فوق البنفسجية طبيعية، وقد يكون “التوهج” إشارة حقيقية.
طُرحت فرضيتان رئيسيتان في دراسة الموز:
إرسال إشارة نضج للحيوانات التي ترى الأشعة فوق البنفسجية: تستطيع العديد من الحيوانات آكلة الفاكهة، وخاصة بعض الثدييات والطيور في المناطق الاستوائية، اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية أو الأطوال الموجية القريبة منها بشكل أفضل من البشر. يمكن أن يُمثل التألق الأزرق مؤشرًا بصريًا على نضج الثمرة وجاهزيتها للأكل، مما يُساعد على انتشار البذور.
حماية الأنسجة أو تثبيتها: قد يُساعد الثبات غير المعتاد لبعض نواتج أيض الكلوروفيل الفلورية والفينولات المرتبطة بالجدران على إطالة عمر الثمرة من خلال عملها كمضادات أكسدة أو واقيات للأشعة فوق البنفسجية، مما يُبطئ الضرر أثناء نضج الثمرة.
في ورقة بحثية نُشرت عام 2008 حول الموز الأزرق، أشار الباحثون إلى أن التألق الأزرق قد يكون “إشارة واضحة على نضج الثمرة” للحيوانات التي ترى الأشعة فوق البنفسجية، أو أن للفلوروفورات دورًا فسيولوجيًا وقائيًا في الثمرة. عززت دراسات لاحقة على جدران الخلايا فكرة أن هذه الفينولات الفلورية مرتبطة هيكليًا، وربما تُشارك في الدفاع الميكانيكي أو الكيميائي، بينما تتوهج أيضًا بشكل عرضي.
لذا، في حين أن التوهج ربما لم يتطور “من أجل” الأضواء السوداء في مطابخ البشر، فمن المرجح أنه ليس بلا معنى تمامًا في الطبيعة.
الاستخدامات اليومية: لماذا يهتم العلماء بالفاكهة المتوهجة؟
إلى جانب كونها ممتعة للتصوير، فإن للفلورسنت فوق البنفسجي في الفاكهة تطبيقات بحثية وعملية حقيقية:
مؤشرات النضج: لأن الفلورسنت يرتبط غالبًا بمراحل النضج أو تحلل الصبغة، يمكن للعلماء استخدام التصوير فوق البنفسجي كطريقة غير مدمرة لتقييم التغيرات الداخلية في جودة الفاكهة.
دراسات فسيولوجيا النبات: يساعد الفلورسنت الناتج عن نواتج أيض الكلوروفيل والفينولات الباحثين على تحديد أماكن حدوث تفاعلات معينة – داخل الفجوات، أو في جدران الخلايا، أو في طبقات أنسجة محددة.
سلامة الأغذية وأصالتها: يمكن لبعض البصمات الفلورية أن تساعد في تحديد أنواع الفاكهة، وكشف التلوث، أو التحقق مما إذا كان اللون أو الطلاء طبيعيًا أم صناعيًا.
تستند الأطعمة المتوهجة الأخرى إلى نفس الفيزياء الأساسية – يتوهج ماء التونيك باللون الأزرق من الكينين، وتتوهج بعض زيوت الطهي تحت الأشعة فوق البنفسجية، ويمكن أن يتوهج التونيك أو العسل أو بعض أنواع الجبن بسبب الريبوفلافين وجزيئات أخرى. الفواكه مثالٌ ساحرٌ للغاية.
هل يمكنك صنع تجارب “فاكهة متوهجة” بنفسك؟
إذا كان لديك مصباح يدوي آمن يعمل بالأشعة فوق البنفسجية (UVA) “بضوء أسود” (عادةً ما يكون طوله 365-395 نانومتر) وغرفة مظلمة، يمكنك استكشاف تألق الفاكهة بنفسك:
جرّب الموز في مراحل مختلفة – أخضر، أصفر مع بقع قليلة، وبقع كثيرة. يجب أن ترى توهجًا شبه معدوم في الموز الأخضر، وهالات زرقاء قوية حول البقع في الموز نصف الناضج، وتوهجًا أضعف أو متقطعًا في الفاكهة القديمة جدًا.
افحص قشور الحمضيات (البرتقال، الليمون، الليمون الحامض): قد تُظهر القشرة الخارجية توهجًا أصفر-أخضر بفضل الفلافونويدات.
افحص العنب، الكرز، أو التوت. قد تلاحظ توهجات أو لمعانًا خفيفًا في القشور أو اللب، خاصةً حول المناطق المتضررة حيث تتراكم الفينولات.
قارن لب الموز الأبيض بقشره: تحت الأشعة فوق البنفسجية القوية، يمكن لللب أن يتألق بقوة أكبر من القشر بفضل الفينولات الكثيفة في جدار الخلية.
تجنب دائمًا النظر مباشرةً إلى مصادر الأشعة فوق البنفسجية، واستخدم مصابيح الإضاءة السوداء المخصصة للاستخدامات الشخصية، وليس تلك المستخدمة في الصناعات عالية الطاقة.
الخلاصة: لماذا تتوهج بعض الفواكه تحت الأشعة فوق البنفسجية؟
باختصار:
“توهج” الفاكهة تحت الضوء الأسود هو فلورسنت، وليس ضوءًا مُولّدًا ذاتيًا. تمتص الجزيئات داخل الفاكهة الأشعة فوق البنفسجية وتُعيد إصدار الضوء المرئي.
في الموز، ينشأ التألق الأزرق القوي من مزيج من نواتج تحلل الكلوروفيل طويلة العمر، والأهم من ذلك، إسترات الفينول غير القابلة للذوبان المرتبطة بجدران الخلايا، وخاصة حول بقع الشيخوخة وفي اللب الناضج.
يمكن أن تتألق فواكه أخرى بفضل الفينولات والفلافونويدات وبعض المواد الوسيطة لتحلل الصبغات، إلا أن هذا التأثير يكون أضعف عادةً، وغالبًا ما تُخفيه ألوان الصبغات المرئية.
يميل التألق إلى الازدياد مع نضج الثمار وتحلل الكلوروفيل، ثم يتغير مجددًا مع فرط النضج وتقدم الأكسدة.
من الناحية البيولوجية، قد يُشير هذا التوهج إلى النضج للحيوانات الحساسة للأشعة فوق البنفسجية، و/أو يُساعد في حماية أنسجة الثمار الناضجة من خلال وظائف مضادة للأكسدة وحجب الأشعة فوق البنفسجية.
لذا، في المرة القادمة التي ترى فيها موزة تتوهج بلون أزرق باهت تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية، فأنت في الواقع ترى الكيمياء النباتية، والفينولات في جدار الخلية، وتحلل الكلوروفيل – وهي لغة خفية للضوء قد تستخدمها الثمار للتواصل مع الحيوانات المحيطة بها.
Sourxes
