新しい人工光合成法は、日光のない食物を育てます

より少ない資源でより多くの食料を育てるにはどうすればよいでしょうか。 増え続ける世界人口は、持続可能で手頃な方法で食料を生産するための新しい方法を絶えず模索する必要があるため、科学者は数世紀とは言わないまでも数十年にわたってこの問題に焦点を合わせてきました。

これは、私たちのほとんどが考えたことのない質問です。それは非常に計り知れないように思われるためです。作物が日光なしで成長できるとしたらどうなるでしょうか。 垂直農法LEDライトが太陽に取って代わるスタイルですが、真っ暗闇の中で？

先週公開された論文 ネイチャーフード それを行うための方法を詳しく説明します。

光合成 一連の化学反応を使用して、二酸化炭素、水、太陽光をブドウ糖と酸素に変換します。 光に依存する段階が最初に来て、太陽光に依存してエネルギーを植物に伝達し、植物はそれを化学エネルギーに変換します。 この化学エネルギーと二酸化炭素が炭水化物分子（グルコースなど）を形成するために使用されるとき、光に依存しない段階（カルビン回路とも呼ばれます）が続きます。

カリフォルニア大学リバーサイド校とデラウェア大学の研究チームは、光に依存する段階を完全に飛び越えて、完全な暗闇の中でカルビン回路を完了するために必要な化学エネルギーを植物に提供する方法を見つけました。 彼らは電気分解を使用して二酸化炭素と水をに変換しました アセテート、の塩またはエステル形態 生合成の一般的な構成要素（酢の主成分でもあります）。 チームは、暗闇の中で植物にアセテートを供給し、太陽光から得られる化学エネルギーを使用するのと同じように使用できることを発見しました。

彼らはいくつかの種類の植物で彼らの方法を試し、通常の光合成と比較した成長効率の違いを測定しました。 緑藻は18倍効率的に成長しましたが、酵母はXNUMX倍の改善が見られました。

光合成の問題は、地球上での生命の誕生以来存在していますが、太陽光から得られるエネルギーの約XNUMXパーセントしか植物の「食物」に変換できないことです。 チームはまた、ササゲ、トマト、タバコ、イネ、カノーラ、およびグリーンピースの植物に酢酸塩を供給することに成功しました。

「通常、これらの生物は、植物由来の糖または石油由来の投入物で栽培されます。これは、数百万年前に行われた生物学的光合成の産物です。」 と エリザベス・ハン、研究の共同主執筆者。 「この技術は、生物学的光合成に依存する食品生産と比較して、太陽エネルギーを食品に変えるより効率的な方法です。」

植物の成長を日光から切り離すことは、奇妙に聞こえるかもしれませんが、食料生産に大きな潜在的利益をもたらすでしょう。 気候変動により天候が悪化し、作物の収穫量がますます予測不可能になるにつれて、次のような管理された環境で食糧を栽培することがより魅力的で必要になります。 垂直農場。 屋内でより多くの作物を栽培できるようになると、人工光合成を使用して太陽光を置き換える作物は理論的にはほぼどこでも栽培できるため、農産物はまったく新しいレベルの「ローカル」になります。

" 人工光合成 食糧を生産するためのアプローチは、私たちが人々を養う方法のパラダイムシフトになる可能性があります。」 と この研究の対応する著者である、カリフォルニア大学リバーサイド校の化学および環境工学の助教授であるロバート・ジンカーソン。 「食糧生産の効率を上げることにより、必要な土地が少なくなり、農業が環境に与える影響が少なくなります。」

この方法論を大規模な食料生産のために真剣に検討する前に、解決する必要のある重要な詳細がいくつかあります。 従来の農業やその他の技術で強化された食料生産技術と比較して、どのくらいのエネルギー、水、その他の資源を使用しますか？ 酢酸塩を与えられた植物の食感、風味、栄養成分は、日光の下で育てられたものと同じですか？

自然をいじくり回すのはいつも曖昧な仕事のように思えますが、 緑の革命 現代のGMOの出現、人間は何世紀にもわたってそうしてきました。 ある程度、私たちの生存は自然を操作する私たちの能力に依存してきました。 現在、その操作によるフォールアウトが見られますが、次のような手法があります。 人工光合成 増え続ける世界の人口を養い続けながら、私たちが受けた被害を修復する必要があるツールボックスの一部になる可能性があります。

画像のクレジット： マーカスハーランド-デュナウェイ/UCR

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• 出典：https：//singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/