دراسة تكشف كيفية حماية الطحالب من أضرار إتساع طبقة الأوزون

التوصل إلى استراتيجيات الحماية الموجودة فى الطحالب أثناء التعريض للأشعة

تحمى طبقة الأوزون الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة والتي تؤثر على عدد من العمليات الكيميائية والبيولوجية فى كثير من الكائنات الحية . وقد أصبح تأثير تلك الأشعة على الطحالب واحدة من أهم المشكلات البيئية العالمية الناتجة عن اتساع طبقة الأوزون.

وقد أجرت الأستاذه الدكتورة نادية حجازي نعمان أستاذ علم الطحالب مع فريق من علماء الطحالب بجامعة الأسكندرية  مكون من أ.د.ماجدة شفيق وأ.د.محمد سعد ود.وفاء منيسي والسيدة فايزة عقل دراسة بحثية على  ثلاثة من الطحالب الخضراء (أولفا لاكتيوكا ) والبنية (سارجاسم هورنتشوتشاى ) والحمراء (وتيروكليديا كابيلاشيا) تم جمعهم من شاطئ البحر المتوسط بالأسكندرية من ثلاث مناطق مختلفة وهي أبو قير والمعمورة والأنفوشى إلى تعيين كمية المركبات الماصة للأشعة فوق البنفسجية فيهم .

ومن الثابت علميا أن المركبات التى تمتص الأشعة فوق البنفسجية فى الطحالب هى الأحماض الأمينية شبيهه الميكوسبورين والتى تتمتع بأقصى امتصاص فى مناطق الأشعة فوق البنفسجية (أ) و (ب) فتحمي الطحالب من ضرر الأشعة . كما تشارك بعض المركبات الأخرى فى الحماية من تلك الأشعة مثل المركبات الفينولية والألجينات.

تم إجراء بعض التجارب المعملية لدراسة تأثير هذه الأشعة على محتويات الخلية من أصباغ وأحماض أمينية ومحتوى البروتينات ونشاط بعض الإنزيمات والتركيب التشريحى للثلاثة طحالب ولتقدير استجابة تلك الطحالب للجرعات الزائدة من الأشعة فوق البنفسجية (ب) والتى شملت أيضاً بناء الأصباغ الماصة لهذه الأشعة.

ومن النتائج المبهرة  لهذه الدراسة الوصول إلى ميكانيكية واستراتيجيات الحماية الموجودة فى الطحالب أثناء التعريض للأشعة . ويمكن تلخيص ما تم استنتاجه كما يلى:

–  قللت المركبات الماصة للأشعة فوق البنفسجية  من التدمير الناتج عن تلك الأشعة، أكثر تلك المركبات فاعلية هى الأحماض الأمينية شبيهه الميكوسبورين والذى ينتج بواسطة بعض الطحالب. وقد وجد أن كمية المركبات الماصة للأشعة تتكون حسب  نوع الطحلب حيث لا تستطيع بعض الأنواع بناء أى من هذه المركبات مثل كوديم بيليوسيدا و أولفا انتيستيناليز، وبعض الطحالب الأخرى تحتوى على كميات قليلة منها، بينما الطحالب التى تم دراستها تحتوى على كميات مناسبة أو عالية.

• اعتمد تركيز المركبات الماصة للأشعة فوق البنفسجية (ب) فى الثلاثة طحالب على زمن التعرض لضوء الأشعة حيث سجلت أعلى قيم لهذه المركبات بعد زمن تعريض 60 دقيقة يوميا لمدة ثلاثة أيام وهى أقصى مدة تم تعريض الطحالب لها.وقد زاد محتوى الكاروتينيدات بقيمة عالية فى الثلاثة طحالب بعد التعريض لهذه المدة مما يرجح أن الكاروتينيدات تعتبر واحدة من أهم المواد التى تنتجها الخلية لمقاومة ضرر الأشعة فوق البنفسجية.

-اعتمد تأثير الأشعة فوق البنفسجية (ب) – على محتوى الأحماض الدهنية – على نوع الطحلب حيث زادت كميتها فى الطحالب الخضراء والبنية وهذه الزيادة ربما اعتبرت استجابة فسيولوجية لتكيف الطحلب مع ضرر الأشعة فوق البنفسجية (ب) بينما نقص محتواها فى الطحلب الأحمر ربما لتكسير الأحماض الدهنية بالأشعة فوق البنفسجية أو بسبب أكسدة الدهون وهذا قد يدل على أن هذا الطحلب أقل كفاءة فى حماية نفسه من ضرر الأشعة.

• وجد أن تأثير الأشعة فوق البنفسجية (ب) على تركيز الأحماض الأمينية يعتمد على نوع الطحلب، حيث زاد المحتوى الكلى للأحماض الأمينية لكلا من الطحلب الأخضر والبني ولكنه نقص فى الطحلب الأحمر. وزاد محتوى الأحماض الأمينية الأروماتية  فى الطحلبين الأخضر والأحمربعد التعريض للأشعة فوق البنفسجية (ب)، بينما نقص محتوى هذه الأحماض فى الطحلب البني والذى فسر بسبب قصور فى قدرة الطحلب على بناء هذه الاحماض الأمينية.

• زاد محتوى الحمض الأمينى برولين فى الطحلب الأخضر والأحمر نتيجة التعريض للأشعة وهو يعتبر واحد من أهم المركبات التى تتراكم فى العديد من الكائنات عند تعرضها لظروف بيئية غير مناسبة، حيث يقوم بحماية هذه الكائنات من الأوكسجين الأحادى الناتج أثناء الظروف غير المواتية.

-نقص محتوى البروتين فى الطحلب الأحمر نتيجة التعريض للأشعة فوق البنفسجية (ب) . وربما يكون تدمير و تكسير البروتين بواسطة هذه الأشعة نتيجة تثبيط إنزيم النيتروجينيز.   ولقد زاد محتوى البروتين فى الطحلبين الأخضر والبني نتيجة تجربة التعريض.

• زاد نشاط الإنزيمات المضادة للأكسدة (سوبرأوكسيد ديزميوتيز- أسكوربيك أسيد بيروأوكسيديز- كتاليز) فى الثلاثة طحالب التى تم دراستها، نتيجة التعريض للأشعة وأثرت الأشعة فوق البنفسجية (ب) تأثيرا ضارًا على التركيب التشريحى للثلاثة طحالب حيث وجد أنه عند تعريض الطحلب الأخضرللأشعة أدى ذلك إلى عدم انتظام شكل البلاستيدة، ظهور فجوة صغيرة، تدمير النواة، عدم انتظام الغلاف النووى و تخثر السيتوبلازم. وعند تعريض الطحلب  البني للأشعة  أدى ذلك إلى عدم انتظام مكونات الخلية، تشوه فى الخلية، تجعد جدارها ، ظهور بعض الحويصلات والفجوات. أما فى حالة تعريض الطحلب الأحمر للأشعة أدى ذلك إلى تدمير جزئى للجدار الخلوى، عدم انتظام فى محتويات الخلية شملت البلاستيدات، ظهور بعض الفجوات و تغير فى ترتيب أغلفة الثيلاكويدات.

وأوصت الدراسة بضرورة الحد بشكل تدريجي وزمني من استهلاك المركبات التي تؤدي الى تلوث الهواء وبالتالي اتساع ثقب الأوزون ، بجانب التقليل من استهلاك الطاقة الملوثة للبيئة وزيادة الاعتماد على الطاقة الشمسية .