Nature's smallest factory: The Calvin cycle - Cathy Symington

أصغر مصانع الطبيعة: دورة كالفين - كاثي سايمينتون

المترجم: Ragad Allwihan المدقّق: khalid marbou

You're facing a giant bowl

أنت تواجه وعاء عملاقا

of energy packed Carbon Crunchies.

مليء بطاقة الكربون المقرمشة.

One spoonful. Two. Three.

ملعقة واحدة. اثنتان. ثلاثة.

Soon, you're powered up by the energy surge

لتصبح في وقت وجيز مدعمًا بطاقة سكرية

that comes from your meal.

مصدرها من وجبتك.

But how did that energy get into your bowl?

لكن كيف أتت تلك الطاقة إلى وعائك؟

Energy exists in the form of sugars

الطاقة تتواجد على هيئة سكريات

made by the plant your cereal came from,

مصنوعة من النباتات التي تنتج لك رقائق الحبوب،

like wheat or corn.

مثل القمح أو الذرة.

As you can see, carbon is the chemical backbone,

كما ترى، الكربون هو العمود الفقري الكيميائي،

and plants get their fix of it

والنباتات تحصل عليه

in the form of carbon dioxide, CO2,

على شكل ثاني أكسيد الكربون، CO2،

from the air that we all breath.

من الهواء الذي نتنفسه جميعًا.

But how does a plant's energy factory,

لكن كيف لمصنع الطاقة النباتي،

housed in the stroma of the chloroplast,

ومقره في البلاستيدات الخضراء،

turn a one carbon gas, like CO2,

أن يحول غاز كربون واحد، مثل CO2،

into a six carbon solid, like glucose?

إلى ستة كربونات صلبة، مثل الجلكوز؟

If you're thinking photosynthesis, you're right.

إذا كنت تفكر بالتمثيل الضوئي، فأنت على صواب.

But photosynthesis is divided into two steps.

لكن عملية التمثيل الضوئي تنقسم إلى خطوتين.

The first, which stores energy from the sun

الأولى، تخزين الطاقة من الشمس

in the form of adenosine triphosphate, or ATP.

على شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات، أو آي تي بي.

And the second, the Calvin cycle, that captures carbon

والثانية، وهي دورة كالفن، التي تلتقط الكربون

and turns it into sugar.

وتحوله إلى سكر.

This second phase represents one of nature's

هذه المرحلة الثانية تمثل واحدة من خطوط

most sustainable production lines.

الإنتاج الطبيعية الأكثر استدامة.

And so with that, welcome to world's most miniscule factory.

وبذلك، نرحب بك في أصغر مصنع في العالم.

The starting materials?

المواد الأولية؟

A mix of CO2 molecules from the air,

مزيج من جزيئات ثاني أكسيد الكربون من الهواء،

and preassembled molecules called

وجزيئات مجمعة مسبقا تسمى

ribulose biphosphate, or RuBP,

ريبولوز بيفوسفات، أو RuBP،

each containing five carbons.

كل منها يحتوي على خمسة كربونات.

The initiator? An industrious enzyme named rubisco

المحرض؟ أنزيم يدعى ريبسكو

that welds one carbon atom from a CO2 molecule

والذي يلحم ذرة كربون واحدة من جزيء ثاني أكسيد الكربون

with the RuBP chain

مع سلسلة RuBP

to build an initial six carbon sequence.

لتبني ستة تسلسلات كربون أولية.

That rapidly splits into two shorter chains

لتنقسم بسرعة إلى سلسلتين قصيرة

containing three carbons each

تحتوي كل منها على ثلاث كربونات

and called phosphoglycerates, or PGAs, for short.

وتسمى فوفسفات جلوسيريت، وكاختصار بي جي آي.

Enter ATP, and another chemical called

داخل آي تي بي، ومادة كيميائية أخرى تسمى

nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,

نيكوتيناميد الأدينيين ثنائي النوكليدتيد الفوسفات،

or just NADPH.

أو فقط NADPH.

ATP, working like a lubricant, delivers energy,

يعمل آي تي بي مثل الشحم، فيسلم الطاقة،

while NADPH affixes one hydrogen to each of the PGA chains,

بينما NADPH تلصق هيدروجين واحد لكل سلسلة من سلاسل بي جي آي،

changing them into molecules called

فتحولها إلى جزيئات تسمى

glyceraldehyde 3 phosphates, or G3Ps.

غليسير ألدهيد ثلاثي الفوسفات، أو جي 3 بي.

Glucose needs six carbons to form,

يحتاج تشكل الجلكوز إلى ستة كربونات،

made from two molecules of G3P,

مصنوعة من جزيئين من جي 3 بي،

which incidentally have six carbons between them.

التي تحتوي بالمناسبة على ستة كربونات بينهما.

So, sugar has just been manufactured, right?

إذًا، تم تصنيع السكر للتو، أليس كذلك؟

Not quite.

ليس تمامًا.

The Calvin cycle works like a sustainable production line,

تعمل دورة كالفن مثل خط إنتاج مستدام،

meaning that those original RuBPs

بمعنى أن RuBPs الأصلية

that kicked things off at the start,

التي أطلقت الأمور منذ البداية،

need to be recreated by reusing materials

بحاجة إلى إعادة انتاجها من خلال إعادة استخدام المواد

within the cycle now.

ضمن الدورة الحالية.

But each RuBP needs five carbons

لكن كل RuBP بحاجة إلى خمس كربونات

and manufacturing glucose takes a whole six.

وتصنيع الجلكوز يأخذ جميع الكربونات الستة.

Something doesn't add up.

شيء غير متساوي.

The answer lies in one phenomenal fact.

الجواب يكمن في ظاهرة مدهشة واحدة.

While we've been focusing on this single production line,

بينما كان التركيز على خط انتاج واحد

five others have been happening at the same time.

خمسة خطوط أخرى كانت تعمل بنفس الوقت.

With six conveyor belts moving in unison,

مع ستة سيور ناقلة تتحرك في انسجام تام،

there isn't just one carbon that gets soldered

لا يوجد فقط كربون واحد يلتحم

to one RuBP chain,

بسلسة RuBP واحدة،

but six carbons soldered to six RuBPs.

بل ستة كربونات تلتحم بستة RuBP.

That creates 12 G3P chains instead of just two,

وهذا ينتج 12 سلسلة من جي 3 بي بدلاً من سلسلتين،

meaning that all together, 36 carbons exist:

بمعنى أن كل ذلك معًا يمثل وجود 36 كربون:

the precise number needed to manufacture sugar,

وهو العدد المضبوط لتصنيع السكر،

and rebuild those RuBPs.

وإعادة بناء تلك ال RUBP.

Of the 12 G3Ps pooled together,

بتجميع 12 من جي 3 بي معًا،

two are siphoned off to form

اثنتان يتم استنزافهما لتتشكل

that energy rich six carbon glucose chain.

سلسلة 6 جلكوز الكربون الغنية بالطاقة.

The one fueling you via your breakfast. Success!

والتي تشحنك بالطاقة عند تناولك وجبة الإفطار. نجحت!

But back on the manufacturing line,

عودة مرة أخرى لخط الإنتاج،

the byproducts of this sugar production

المنتجات الثانوية المترتبة عن إنتاج السكر

are swiftly assembled to recreate those six RuBPs.

يتم تجميعها بسرعة لإعادة بناء ستة من RuBPs.

That requires 30 carbons,

وهذا يتطلب 30 كربون،

the exact number contained by the remaining 10 G3PS.

العدد الدقيق المتبقي سابقًا هو 10 جي 3 بي اس.

Now a molecular mix and match occurs.

والآن يحدث امتزاج وتشكل الجزيئات.

Two of the G3Ps are welded together

اثنان من جي ثري بي اس تلتحمان معًا

forming a six carbon sequence.

لتشكل 6 سلاسل من الكربون.

By adding a third G3P, a nine carbon chain is built.

بإضافة الجي 3 بي الثالث، تتكون تسع سلاسل من الكربون.

The first RuBP, made up of five carbons,

أول RuBP، تتكون من خمس كربونات،

is cast from this,

تنفصل عن هذا،

leaving four carbons behind.

مخلفة ورائها 4 كربونات.

But there's no wastage here.

لكن لا يوجد هدر هنا.

Those are soldered to a fourth G3P molecule,

تلك الملتحمات برابع جزيء جي ثري بي،

making a seven carbon chain.

تكون 7 سلاسل كربون.

Added to a fifth G3P molecule,

يضاف إلى خامس جزيء جي ثري بي،

a ten carbon chain is created,

عاشر سلسة كربون

enough now to craft two more RuBPs.

كافية لإنتاج اثنتين إضافيتين من RuBPs.

With three full RuBPs recreated

مع إعادة إنتاج ثلاثة من RuBPs

from five of the ten G3Ps,

من خمسة من عشرة من جي 3بي،

simply duplicating this process

ببساطة سيتم تكرار هذه العملية

will renew the six RuBP chains

لتجديد ستة سلاسل من RuBP

needed to restart the cycle again.

اللازمة لإعادة الدورة من جديد.

So the Calvin cycle generates the precise number

إذًا دورة كالفن تنتج العدد المضبوط

of elements and processes

من العناصر والعمليات

required to keep this biochemical production line

اللازمة لاستمرارية خط الإنتاج البيوكميائي هذا

turning endlessly.

إلى ما لانهاية.

And it's just one of the 100s of cycles

وهذه مجرد دورة من مئات الدورات

present in nature.

الموجودة في الطبيعة.

Why so many?

لماذا هذا العدد الكبير؟

Because if biological production processes were linear,

لآنه إذا كانت عمليات الإنتاج البيوكيميائي خطية

they wouldn't be nearly as efficient or successful

فلن تقارب الكفاءة ونسبة النجاح

at using energy to manufacture the materials

في استخدام الطاقة لتصنيع المواد

that nature relies upon, like sugar.

لتلك التي تعتمد عليها الطبيعة، مثل السكر.

Cycles create vital feedback loops

تصنع الدورات حلقات تغذية مرتدة

that repeatedly reuse and rebuild ingredients

فتعيد استخدام وبناء المكونات

crafting as much as possible

بصياغة أكبر قدر ممكن

out of the planet's available resources.

من الموارد المتوفرة على كوكب الأرض.

Such as that sugar,

مثل ذلك السكر،

built using raw sunlight and carbon

المنتج باستخدام أشعة الشمس الصافية والكربون

converted in plant factories

ويتحول في المصانع النباتية

to become the energy that powers you

ليصبح الطاقة التي تقويك

and keeps the cycles revolving in your own life.

وتحافظ على تعاقب الدورات في حياتك الخاصة.