Νέα μέθοδος τεχνητής φωτοσύνθεσης αυξάνει τα τρόφιμα χωρίς ηλιοφάνεια

Πώς μπορούμε να καλλιεργήσουμε περισσότερα τρόφιμα χρησιμοποιώντας λιγότερους πόρους; Οι επιστήμονες έχουν επικεντρωθεί σε αυτό το ερώτημα εδώ και δεκαετίες, αν όχι αιώνες, καθώς ένας συνεχώς αυξανόμενος παγκόσμιος πληθυσμός απαιτεί τη διαρκή αναζήτηση νέων τρόπων παραγωγής τροφίμων με βιώσιμους και οικονομικούς τρόπους.

Εδώ είναι μια ερώτηση που οι περισσότεροι από εμάς δεν έχουμε σκεφτεί ποτέ, γιατί φαίνεται τόσο ανεξιχνίαστη: τι θα γινόταν αν οι καλλιέργειες μπορούσαν να αναπτυχθούν χωρίς ηλιακό φως - όχι κάθετη φάρμα-στυλ, όπου το φως LED αντικαθιστά τον ήλιο, αλλά στο απόλυτο σκοτάδι;

Μια εργασία που δημοσιεύθηκε την περασμένη εβδομάδα στο Φαγητό της φύσης λεπτομερώς μια μέθοδο για να γίνει αυτό ακριβώς.

Φωτοσύνθεση χρησιμοποιεί μια σειρά χημικών αντιδράσεων για να μετατρέψει το διοξείδιο του άνθρακα, το νερό και το ηλιακό φως σε γλυκόζη και οξυγόνο. Το στάδιο που εξαρτάται από το φως έρχεται πρώτο και βασίζεται στο ηλιακό φως για τη μεταφορά ενέργειας στα φυτά, τα οποία τη μετατρέπουν σε χημική ενέργεια. Ακολουθεί το ανεξάρτητο από το φως στάδιο (ονομάζεται επίσης Κύκλος Calvin), όταν αυτή η χημική ενέργεια και το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιούνται για να σχηματίσουν μόρια υδατανθράκων (όπως η γλυκόζη).

Μια ερευνητική ομάδα από το UC Riverside και το Πανεπιστήμιο του Ντέλαγουερ βρήκε έναν τρόπο να υπερπηδήσει πλήρως το εξαρτώμενο από το φως στάδιο, παρέχοντας στα φυτά τη χημική ενέργεια που χρειάζονται για να ολοκληρώσουν τον κύκλο του Calvin στο απόλυτο σκοτάδι. Χρησιμοποίησαν μια ηλεκτρόλυση για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε οξικό άλας, μια μορφή άλατος ή εστέρα οξικό οξύ και ένα κοινό δομικό στοιχείο για τη βιοσύνθεση (είναι επίσης το κύριο συστατικό του ξιδιού). Η ομάδα έδωσε το οξικό άλας στα φυτά στο σκοτάδι, διαπιστώνοντας ότι ήταν σε θέση να το χρησιμοποιήσουν όπως θα είχαν χρησιμοποιήσει τη χημική ενέργεια που θα έπαιρναν από το ηλιακό φως.

Δοκίμασαν τη μέθοδό τους σε διάφορες ποικιλίες φυτών και μέτρησαν τις διαφορές στην αποδοτικότητα της ανάπτυξης σε σύγκριση με την κανονική φωτοσύνθεση. Τα πράσινα φύκια αναπτύχθηκαν τέσσερις φορές πιο αποτελεσματικά, ενώ η μαγιά σημείωσε βελτίωση 18 φορές.

Το πρόβλημα με τη φωτοσύνθεση, αν και υπάρχει από την αρχή της ζωής στη Γη, είναι ότι είναι σε θέση να μετατρέψει μόνο περίπου το ένα τοις εκατό της ενέργειας που λαμβάνει από το ηλιακό φως σε «τροφή» για το φυτό. Η ομάδα είχε επίσης επιτυχία τροφοδοτώντας με οξικό άλας φυτά μπιζέλι, ντομάτα, καπνό, ρύζι, canola και πράσινο μπιζέλι.

«Συνήθως, αυτοί οι οργανισμοί καλλιεργούνται σε σάκχαρα που προέρχονται από φυτά ή εισροές που προέρχονται από πετρέλαιο - το οποίο είναι προϊόν βιολογικής φωτοσύνθεσης που έλαβε χώρα πριν από εκατομμύρια χρόνια». είπε Elizabeth Hann, συν-επικεφαλής της μελέτης. «Αυτή η τεχνολογία είναι μια πιο αποτελεσματική μέθοδος μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε τροφή, σε σύγκριση με την παραγωγή τροφίμων που βασίζεται στη βιολογική φωτοσύνθεση».

Η αποσύνδεση της ανάπτυξης των φυτών από το φως του ήλιου, όσο παράξενο κι αν ακούγεται, θα είχε τεράστια πιθανά οφέλη για την παραγωγή τροφίμων. Καθώς η κλιματική αλλαγή κάνει τον καιρό και, κατά συνέπεια, τις αποδόσεις των καλλιεργειών όλο και πιο απρόβλεπτες, γίνεται πιο ελκυστικό —και απαραίτητο— η καλλιέργεια τροφίμων σε ελεγχόμενα περιβάλλοντα, όπως αυτά του κάθετες εκμεταλλεύσεις. Η δυνατότητα καλλιέργειας περισσότερων καλλιεργειών σε εσωτερικούς χώρους θα έφερνε επίσης τα προϊόντα σε ένα εντελώς νέο επίπεδο «τοπικού», καθώς οι καλλιέργειες που χρησιμοποιούσαν τεχνητή φωτοσύνθεση για να αντικαταστήσουν το ηλιακό φως θα μπορούσαν θεωρητικά να καλλιεργηθούν σχεδόν οπουδήποτε.

"Χρησιμοποιώντας τεχνητή φωτοσύνθεση Οι προσεγγίσεις για την παραγωγή τροφίμων θα μπορούσαν να είναι μια αλλαγή παραδείγματος για τον τρόπο με τον οποίο ταΐζουμε τους ανθρώπους.» είπε Ο αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης, Robert Jinkerson, επίκουρος καθηγητής χημικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο UC Riverside. «Αυξάνοντας την αποτελεσματικότητα της παραγωγής τροφίμων, χρειάζεται λιγότερη γη, μειώνοντας τον αντίκτυπο που έχει η γεωργία στο περιβάλλον».

Υπάρχουν ορισμένες βασικές λεπτομέρειες που θα πρέπει να επεξεργαστούν πριν αυτή η μεθοδολογία μπορεί να εξεταστεί σοβαρά για μεγάλης κλίμακας παραγωγή τροφίμων. Πόση ενέργεια, νερό και άλλους πόρους θα χρησιμοποιούσε σε σχέση με την παραδοσιακή γεωργία ή άλλες βελτιωμένες από τεχνολογία τεχνικές ανάπτυξης τροφίμων; Είναι η υφή, η γεύση και το θρεπτικό περιεχόμενο των φυτών που τρέφονται με οξικό άλας πανομοιότυπα με εκείνα που καλλιεργούνται στο φως του ήλιου;

Η ενασχόληση με τη φύση φαίνεται πάντα σαν ένα θολό εγχείρημα, αλλά από το Πράσινη επανάσταση στο έλευση των σύγχρονων ΓΤΟ, οι άνθρωποι το κάνουν εδώ και αιώνες. σε κάποιο βαθμό η επιβίωσή μας εξαρτάται από την ικανότητά μας να χειριζόμαστε τη φύση. Βλέπουμε τις συνέπειες από αυτόν τον χειρισμό τώρα, αλλά τεχνικές όπως τεχνητή φωτοσύνθεση θα μπορούσε να καταλήξει να είναι μέρος της εργαλειοθήκης που θα χρειαστούμε για να επιδιορθώσουμε τη ζημιά που έχουμε κάνει — ενώ θα συνεχίσουμε να τροφοδοτούμε έναν αυξανόμενο παγκόσμιο πληθυσμό.

Image Credit: Marcus Harland-Dunaway/UCR

• Coinsmart. Το καλύτερο ανταλλακτήριο Bitcoin και Crypto στην Ευρώπη.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΡΟΣΒΑΣΗ.
• CryptoHawk. Ραντάρ Altcoin. Δωρεάν δοκιμή.
• Πηγή: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/