Як прискорення фотосинтезу може змінити планету?
У процесі фотосинтезу фермент РуБісКО (Рибулозобісфосфаткарбоксилаза/оксигеназа) відіграє центральну роль, перетворюючи вуглекислий газ на органічні сполуки для створення цукрів. Однак цей фермент, який вважається найпоширенішим на Землі, працює неефективно порівняно з іншими складниками фотосинтезу, виконуючи лише 1-10 реакцій на секунду. Крім того, він часто помиляється, використовуючи замість вуглекислого газу кисень. Хіміки з MIT, застосовуючи метод спрямованої еволюції, вдосконалили бактеріальну версію РуБісКО з низькооксигенного середовища, підвищивши її каталітичну ефективність на 25%, пише 24 Канал з посиланням на Proceedings of the National Academy of Sciences.
Дивіться також Помідори на Галапагоських островах еволюціонують у зворотному напрямку
Цей прорив базується на кількох циклах мутацій, які дозволяють РуБісКО краще взаємодіяти з вуглекислим газом і менше взаємодіяти з киснем. Дослідники планують адаптувати цю техніку для різних рослин, що може збільшити швидкість фотосинтезу і, відповідно, врожайність культур, таких як пшениця чи соя. Наприклад, подібні вдосконалення вже показали потенціал зростання врожаїв на 40-50% у деяких рослинах за рахунок оптимізації фотореспірації.
Крім харчової безпеки для всього світу, прискорений фотосинтез сприяє боротьбі зі змінами клімату. Рослини з ефективнішим РуБісКО поглинають більше CO2, зменшуючи його концентрацію в атмосфері. За оцінками, сільське господарство може вилучати до 3,8 гігатонни вуглецю щорічно, що еквівалентно вазі понад 30 мільйонів дорослих синіх китів. Це особливо актуально, оскільки підвищення температури ускладнює фіксацію CO2, а глобальне потепління загрожує врожаям.
Додаткові дослідження підтверджують, що оптимізація фотосинтезу може зробити рослини стійкішими до посух і ультрафіолетового стресу, сприяючи кращому росту сіянців. Поточні експерименти проводилися на бактеріях, тому перехід до культурних рослин вимагає подальших тестів у польових умовах.