Учени отстраниха естествен недостатък във фотосинтезата и така увеличиха продуктивността на растение с удивителните 40%, в сравнение с дивите му роднини.
Фотосинтезата е химична реакция, при която растенията превръщат слънчевата светлина и въглеродния диоксид в храна. Новият трик може да осигури достатъчно калории за изхранване на още 200 милиона души, без да се увеличава броя на културите.
Засега новата техника е прилагана единствено на тютюневи растения, но е обещаваща първа стъпка.
Какъв точно е недостатъкът при фотосинтезата? Става въпрос за малко известен етап, познат като фотореспирация.
“Бихме могли да изхраним допълнителни 200 милиона души с калориите, губени при фотореспирацията в Средния Запад всяка година”, казва един от изследователите Доналд Орт от Университета в Илинойс.
“Възстановяването на поне част от изгубените калории по света, ще ни помогне да посрещнем все по-нарастващите хранителни нужди в 21 век”, добавя той.
За да разберем какво се обърква при фотосинтезата, трябва да проумеем ролята на случайността в еволюцията. Или както казват в Джурасик Парк: “Животът намира начин”. Това, което не споменават е, че понякога този начин е неефективен и хаотичен.
За да бъдем честни, еволюцията прави каквото може при дадените обстоятелства. Подобно на ученик, който иска просто да премине в по-горен клас. Всичко друго е пилеене на усилия.
За много растения, сред които оризът и соята, що се отнася до фотосинтезата, преминаване в по-горен клас е достатъчно, без оглед на резултатите.
Един от най-неефективните етапи е ключова стъпка, включваща ензима рибулозо-1,5-бисфосфат карбоксилаза-оксигеназа (RuBisCO), който вкарва въглероден диоксид в съединението рибулоза-1,5-бисфосфат (RuBP).
В около 20% от времето RuBisCO произвежда кислород за най-важната молекула въглероден диоксид. Между другото RuBisCO се смята за най-разпространения протеин на планетата.
Това е не просто пропусната възможност, но резултатът от този дефект е гликолат и амоняк – две токсични вещества, които трябва бързо да бъдат неутрализирани, преди да са нанесли непоправими щети.
За щастие растенията са развили начин да се справят с тази отрова, натереча фотореспирация. Те не възразявт да изразходват част от енергията си, за жизненоважния процес, който им помага да оцелеят.
Когато става въпрос за отглеждането на растенията като източник на храна, за нас тази енергия е ценна.
На ориза, пшеницата и соята също им се налага да се отърват от натрупаните отрови. Тези култури са основен източник на калории по света, като учените очакват спад в реколтите в бъдеще заради климатичните промени.
През годините учените търсеха начин да избегнат нуждата от детоксикация на растенията.
Мнозина търсеха вдъхновение от други организми, като водорасли и бактерии.
Най-новият метод е наречен „Реализиране на повишена фотосинтетична ефективност“ (RIPE) и включва селектиране на гени от другаде и изпробването им.
Част от тях дошли от гликолатната оксидация на бактерията ешерихия коли. В друг опит били използвани гени за катализа също от ешерихия коли и такива за гликолатна оксидаза и малат синтаза от растения.
В трети експеримент бил използван ген за малат синтаза от растения и ген за гликолат дехидрогеназа от зелени водорасли.
Те били използвани в комбинация с други генетични трикове, за да бъде намерен най-ефикасният вариант.
Третият метод се откроил от останалите във финалните резултати, с 40% по-висока метаболитна активност, в сравнение с контролната група. Тази възстановена енергия означава по-добри реколти.
Животът невинаги намира начин. Но ако сме изправени пред задачата да задоволим хранителните нужди в бъдеще, науката ще трябва да се справи със задачата.
Източник: sciencealert.com
