Uusi keinotekoinen fotosynteesimenetelmä kasvattaa ruokaa ilman auringonpaistetta

Kuinka voimme kasvattaa enemmän ruokaa vähemmillä resursseilla? Tiedemiehet ovat keskittyneet tähän kysymykseen vuosikymmeniä ellei vuosisatoja, koska jatkuvasti kasvava maailman väestö vaatii jatkuvasti uusia tapoja tuottaa ruokaa kestävillä ja edullisilla tavoilla.

Tässä on kysymys, jota useimmat meistä eivät ole koskaan pohtineet, koska se näyttää niin käsittämättömältä: entä jos viljat voisivat kasvaa ilman auringonvaloa – ei pystysuora maatila-tyyliin, jossa LED-valo korvaa auringon, mutta täydellisessä pimeydessä?

Viime viikolla julkaistu paperi Luonnonruoka yksityiskohtaisesti menetelmää sen tekemiseen.

Fotosynteesi käyttää sarjaa kemiallisia reaktioita hiilidioksidin, veden ja auringonvalon muuttamiseksi glukoosiksi ja hapeksi. Valosta riippuva vaihe tulee ensin, ja se luottaa auringonvaloon energian siirtämiseksi kasveille, jotka muuttavat sen kemialliseksi energiaksi. Valosta riippumaton vaihe (kutsutaan myös Calvinin sykliksi) seuraa, kun tätä kemiallista energiaa ja hiilidioksidia käytetään hiilihydraattimolekyylien (kuten glukoosin) muodostamiseen.

UC Riversiden ja Delawaren yliopiston tutkimusryhmä löysi tavan hypätä kokonaan valosta riippuvaisen vaiheen yli, tarjoten kasveille kemiallista energiaa, jota ne tarvitsevat Calvin-syklin loppuunsaattamiseksi täydellisessä pimeydessä. He käyttivät elektrolyysiä hiilidioksidin ja veden muuntamiseksi asetaatti, suola- tai esterimuoto etikkahappo ja yleinen biosynteesin rakennuspalikka (se on myös etikan pääkomponentti). Tiimi syötti asetaattia kasveille pimeässä ja havaitsi, että ne pystyivät käyttämään sitä samalla tavalla kuin he olisivat käyttäneet auringonvalosta saamansa kemiallisen energian.

He kokeilivat menetelmäään useilla kasvilajikkeilla ja mittasivat kasvutehokkuuden eroja tavalliseen fotosynteesiin verrattuna. Vihreät levät kasvoivat neljä kertaa tehokkaammin, kun taas hiiva parani 18-kertaisesti.

Fotosynteesin ongelma, vaikka se on ollut olemassa maapallon elämän alusta lähtien, on se, että se pystyy muuttamaan vain noin yhden prosentin auringonvalosta saamastaan ​​energiasta kasvin "ravinnoksi". Ryhmä onnistui myös ruokkimaan asetaattia lehmänherne-, tomaatti-, tupakka-, riisi-, rypsi- ja viherhernekasveille.

"Tyypillisesti näitä organismeja viljellään kasveista saaduilla sokereilla tai öljystä saaduilla panoksilla - mikä on miljoonia vuosia sitten tapahtuneen biologisen fotosynteesin tuote." sanoi Elizabeth Hann, tutkimuksen toinen johtaja. "Tämä tekniikka on tehokkaampi tapa muuttaa aurinkoenergiaa ruoaksi verrattuna biologiseen fotosynteesiin perustuvaan ruoantuotantoon."

Kasvien kasvun irrottamisella auringonvalosta, niin oudolta kuin se kuulostaakin, olisi valtavia mahdollisia etuja ruoantuotannossa. Koska ilmastonmuutos tekee säästä ja sitä kautta sadon entistä arvaamattomammaksi, on entistä houkuttelevampaa – ja tarpeellisempaa – kasvattaa ruokaa valvotuissa ympäristöissä, kuten vertikaaliset maatilat. Mahdollisuus kasvattaa enemmän viljelykasveja sisätiloissa nostaisi myös tuotannon aivan uudelle tasolle "paikallisessa", sillä keinotekoista fotosynteesiä korvaavia kasveja voitaisiin teoriassa kasvattaa melkein missä tahansa.

”Käyttäminen keinotekoinen fotosynteesi lähestymistavat ruoan tuotantoon voisivat olla paradigman muutos siinä, miten ruokimme ihmisiä. sanoi tutkimuksen vastaava kirjoittaja Robert Jinkerson, UC Riversiden kemian- ja ympäristötekniikan apulaisprofessori. "Ruokatuotannon tehokkuutta lisäämällä tarvitaan vähemmän maata, mikä vähentää maatalouden ympäristövaikutuksia."

On olemassa joitakin keskeisiä yksityiskohtia, jotka olisi selvitettävä ennen kuin tätä menetelmää voidaan harkita vakavasti laajamittaisessa elintarviketuotannossa. Kuinka paljon energiaa, vettä ja muita resursseja se käyttäisi verrattuna perinteiseen viljelyyn tai muihin teknologialla tehostettuihin ruuankasvatustekniikoihin? Ovatko asetaatilla ruokittujen kasvien rakenne, maku ja ravintosisältö identtisiä auringonvalossa kasvatettujen kasvien kanssa?

Luonnon kanssa puuhastelu tuntuu aina hämärältä yritykseltä, mutta siitä Vihreä vallankumous että nykyajan GMO:ien tulo, ihmiset ovat tehneet niin vuosisatojen ajan; jossain määrin selviytymisemme on ollut riippuvainen kyvystämme manipuloida luontoa. Näemme nyt manipuloinnin seuraukset, mutta tekniikat, kuten keinotekoinen fotosynteesi saattaa päätyä osaksi työkalupakkia, jonka tarvitsemme korjaamaan aiheuttamamme vahingot – samalla kun jatkamme kasvavan maailman väestön ruokkimista.

Kuva pistetilanne: Marcus Harland-Dunaway/UCR

• Coinsmart. Euroopan paras Bitcoin- ja kryptopörssi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. VAPAA PÄÄSY.
• CryptoHawk. Altcoinin tutka. Ilmainen kokeilu.
• Lähde: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/