Ученым удалось ускорить фотосинтез: как это повлияет на еду и борьбу с изменениями климата
- Исследователи из MIT усовершенствовали фермент РуБисКО, ускорив этим фотосинтез.
- Это может увеличить урожайность культур и улучшить поглощение CO2.
Исследователи из Массачусетского технологического института нашли способ ускорить процесс фотосинтеза, изменив ключевой фермент под названием РуБисКО. Это может привести к более высоким урожаям сельскохозяйственных культур и более эффективному поглощению углекислого газа растениями, что важно в условиях быстрого изменения климата.
Как ускорение фотосинтеза может изменить планету?
В процессе фотосинтеза фермент РуБисКО (Рибулозобисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа) играет центральную роль, превращая углекислый газ в органические соединения для создания сахаров. Однако этот фермент, который считается самым распространенным на Земле, работает неэффективно по сравнению с другими составляющими фотосинтеза, выполняя лишь 1-10 реакций в секунду. Кроме того, он часто ошибается, используя вместо углекислого газа кислород. Химики из MIT, применяя метод направленной эволюции, усовершенствовали бактериальную версию РуБисКО с низкооксигенной среды, повысив ее каталитическую эффективность на 25%, пишет 24 Канал со ссылкой на Proceedings of the National Academy of Sciences.
Смотрите также Помидоры на Галапагосских островах эволюционируют в обратном направлении
Этот прорыв базируется на нескольких циклах мутаций, которые позволяют РуБисКО лучше взаимодействовать с углекислым газом и меньше взаимодействовать с кислородом. Исследователи планируют адаптировать эту технику для различных растений, что может увеличить скорость фотосинтеза и, соответственно, урожайность культур, таких как пшеница или соя. Например, подобные усовершенствования уже показали потенциал роста урожаев на 40-50% в некоторых растениях за счет оптимизации фотореспирации.
Кроме пищевой безопасности для всего мира, ускоренный фотосинтез способствует борьбе с изменениями климата. Растения с более эффективным РуБисКО поглощают больше CO2, уменьшая его концентрацию в атмосфере. По оценкам, сельское хозяйство может изымать до 3,8 гигатонны углерода ежегодно, что эквивалентно весу более 30 миллионов взрослых синих китов. Это особенно актуально, поскольку повышение температуры затрудняет фиксацию CO2, а глобальное потепление угрожает урожаям.
Дополнительные исследования подтверждают, что оптимизация фотосинтеза может сделать растения более устойчивыми к засухам и ультрафиолетовому стрессу, способствуя лучшему росту сеянцев. Текущие эксперименты проводились на бактериях, поэтому переход к культурным растениям требует дальнейших тестов в полевых условиях.