Oamenii de știință au eliminat un defect natural în fotosinteză și astfel au crescut productivitatea unei plante cu un uimitor 40%, comparativ cu rudele sale sălbatice.

defect

Fotosinteza este o reacție chimică în care plantele transformă lumina soarelui și dioxidul de carbon în alimente. Noul truc poate oferi suficiente calorii pentru a hrăni încă 200 de milioane de oameni fără a crește numărul culturilor.

Până în prezent, noua tehnică a fost aplicată doar plantelor de tutun, dar este un prim pas promițător.

Care este exact dezavantajul fotosintezei? Aceasta este o etapă puțin cunoscută cunoscută sub numele de fotorespirare.

„Am putea hrăni în fiecare an încă 200 de milioane de oameni cu caloriile pierdute în fotorespirare în Midwest în fiecare an”, a declarat Donald Orth, cercetător la Universitatea din Illinois.

„Restabilirea a cel puțin a unora dintre caloriile pierdute din lume ne va ajuta să ne satisfacem nevoile nutriționale în creștere din secolul 21”, a adăugat el.

Pentru a înțelege ce nu funcționează în fotosinteză, trebuie să înțelegem rolul întâmplării în evoluție. Sau cum se spune în Jurassic Park: „Viața găsește o cale”. Ceea ce nu menționează este că uneori această metodă este ineficientă și haotică.

Pentru a fi sincer, evoluția face tot ce poate în circumstanțe. Ca un elev care vrea doar să treacă la o notă superioară. Orice altceva este o risipă de efort.

Pentru multe plante, inclusiv orezul și soia, în ceea ce privește fotosinteza, este suficientă trecerea la un grad superior, indiferent de rezultate.

Una dintre etapele cele mai ineficiente este o etapă cheie care implică enzima ribuloză-1,5-bisfosfat carboxilază oxigenază (RuBisCO), care introduce dioxid de carbon în compusul ribuloză-1,5-bisfosfat (RuBP).

În aproximativ 20% din timp, RuBisCO produce oxigen pentru cea mai importantă moleculă, dioxidul de carbon. Apropo, RuBisCO este considerată cea mai abundentă proteină de pe planetă.

Aceasta nu este doar o ocazie ratată, dar rezultatul acestui defect este glicolatul și amoniacul - două substanțe toxice care trebuie neutralizate rapid înainte ca acestea să poată provoca daune ireparabile.

Din fericire, plantele au dezvoltat o modalitate de a face față acestei otrăvii, a spus fotorespirarea. Nu le deranjează să-și cheltuiască o parte din energie pentru procesul vital care îi ajută să supraviețuiască.

Când vine vorba de cultivarea plantelor ca sursă de hrană, această energie este valoroasă pentru noi.

Orezul, grâul și soia trebuie, de asemenea, să scape de toxinele acumulate. Aceste culturi reprezintă o sursă majoră de calorii în întreaga lume, oamenii de știință așteaptă scăderi în recoltele viitoare din cauza schimbărilor climatice.

De-a lungul anilor, oamenii de știință au căutat modalități de a evita nevoia de detoxifiere a plantelor.

Mulți au căutat inspirație din alte organisme, cum ar fi algele și bacteriile.

Cea mai recentă metodă se numește „Implementarea creșterii eficienței fotosintetice” (RIPE) și implică selectarea genelor din alte părți și testarea acestora.

Unele dintre ele provin din oxidarea glicolatului bacteriei Escherichia coli. Într-un alt experiment, s-au folosit gene pentru cataliză și de la Escherichia coli și cele pentru glicolat oxidază și malat sintază din plante.

Într-un al treilea experiment, s-au folosit o genă malat sintază a plantei și o genă alga verde glicolat dehidrogenază.

Au fost utilizate în combinație cu alte trucuri genetice pentru a găsi cea mai eficientă opțiune.

A treia metodă s-a remarcat de celelalte în rezultatele finale, cu o activitate metabolică cu 40% mai mare comparativ cu grupul de control. Această energie restaurată înseamnă randamente mai bune.

Viața nu găsește întotdeauna o cale. Dar dacă ne vom confrunta cu sarcina de a satisface nevoile nutriționale în viitor, știința va trebui să facă față acestei sarcini.