วิธีการสังเคราะห์ด้วยแสงแบบใหม่ทำให้อาหารเติบโตได้โดยไม่มีแสงแดด

เราจะปลูกอาหารได้มากขึ้นโดยใช้ทรัพยากรน้อยลงได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์ได้จดจ่ออยู่กับคำถามนี้มาเป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วหรือไม่ใช่หลายศตวรรษ เนื่องจากจำนวนประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จำเป็นต้องแสวงหาวิธีการใหม่ ๆ ในการผลิตอาหารด้วยวิธีที่ยั่งยืนและราคาไม่แพง

นี่เป็นคำถามที่พวกเราส่วนใหญ่ไม่เคยไตร่ตรองมาก่อน เพราะดูเหมือนเข้าใจยาก จะเกิดอะไรขึ้นถ้าพืชผลสามารถเติบโตได้โดยไม่มีแสงแดด—ไม่ ฟาร์มแนวตั้ง- สไตล์ที่แสง LED มาแทนที่ดวงอาทิตย์ แต่ในความมืดสนิท?

บทความที่ตีพิมพ์เมื่อสัปดาห์ที่แล้วใน อาหารธรรมชาติ รายละเอียดวิธีการทำอย่างนั้น

การสังเคราะห์แสง ใช้ชุดของปฏิกิริยาเคมีเพื่อเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแสงแดดเป็นน้ำตาลกลูโคสและออกซิเจน ระยะที่ขึ้นกับแสงต้องมาก่อน และอาศัยแสงแดดเพื่อถ่ายเทพลังงานไปยังพืช ซึ่งจะแปลงเป็นพลังงานเคมี ระยะที่ไม่ขึ้นกับแสง (เรียกอีกอย่างว่าวัฏจักรคาลวิน) จะตามมา เมื่อพลังงานเคมีและคาร์บอนไดออกไซด์นี้ถูกใช้เพื่อสร้างโมเลกุลคาร์โบไฮเดรต (เช่น กลูโคส)

ทีมวิจัยจาก UC Riverside และ University of Delaware ได้ค้นพบวิธีที่จะกระโดดข้ามขั้นตอนที่ขึ้นกับแสงโดยสิ้นเชิง ทำให้พืชมีพลังงานเคมีที่พืชต้องการเพื่อให้วงจร Calvin สมบูรณ์ในความมืดสนิท พวกเขาใช้อิเล็กโทรไลซิสเพื่อแปลงคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้เป็น อะซิเตท, รูปเกลือหรือเอสเทอร์ของ กรดน้ำส้ม และส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพ (เป็นส่วนประกอบหลักของน้ำส้มสายชูด้วย) ทีมงานได้ป้อนอะซิเตทให้กับพืชในที่มืด โดยพบว่าพวกมันสามารถใช้อะซิเตทได้เนื่องจากต้องใช้พลังงานเคมีที่ได้รับจากแสงแดด

พวกเขาลองใช้วิธีการกับพืชหลายชนิดและวัดความแตกต่างของประสิทธิภาพการเจริญเติบโตเมื่อเปรียบเทียบกับการสังเคราะห์ด้วยแสงปกติ สาหร่ายสีเขียวเติบโตอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นสี่เท่า ในขณะที่ยีสต์เห็นการปรับปรุง 18 เท่า

ปัญหาเกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสง แม้ว่าจะมีมาตั้งแต่กำเนิดชีวิตบนโลกแล้ว ก็คือมันสามารถเปลี่ยนพลังงานที่ได้รับจากแสงอาทิตย์เพียง XNUMX เปอร์เซ็นต์ให้เป็น "อาหาร" ของพืชเท่านั้น ทีมงานยังประสบความสำเร็จในการป้อนอะซิเตทให้กับถั่วพู มะเขือเทศ ยาสูบ ข้าว คาโนลา และถั่วลันเตา

“โดยปกติ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ได้รับการปลูกฝังจากน้ำตาลที่ได้จากพืชหรือปัจจัยการผลิตที่ได้จากปิโตรเลียม ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ด้วยแสงทางชีวภาพที่เกิดขึ้นเมื่อหลายล้านปีก่อน” กล่าวว่า Elizabeth Hann ผู้เขียนร่วมของการศึกษานี้ "เทคโนโลยีนี้เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอาหาร เมื่อเทียบกับการผลิตอาหารที่ต้องอาศัยการสังเคราะห์ด้วยแสงทางชีวภาพ"

การแยกการเจริญเติบโตของพืชจากแสงแดดที่ฟังดูแปลกประหลาดจะมีประโยชน์มหาศาลสำหรับการผลิตอาหาร เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทำให้สภาพอากาศและผลผลิตพืชผลคาดเดาไม่ได้มากขึ้นเรื่อยๆ การปลูกอาหารในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมจึงมีความน่าดึงดูดใจและจำเป็นมากขึ้น เช่น ฟาร์มแนวตั้ง. ความสามารถในการปลูกพืชผลในร่มมากขึ้นจะนำผลผลิตไปสู่ระดับใหม่ของ "ท้องถิ่น" เนื่องจากพืชที่ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงเทียมเพื่อแทนที่แสงแดดในทางทฤษฎีสามารถปลูกได้ทุกที่

“การใช้ การสังเคราะห์ด้วยแสงเทียม แนวทางการผลิตอาหารอาจเป็นการเปลี่ยนกระบวนทัศน์สำหรับวิธีการเลี้ยงคน” กล่าวว่า ผู้เขียนที่เกี่ยวข้องของการศึกษา Robert Jinkerson ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและสิ่งแวดล้อมของ UC Riverside “ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตอาหาร ทำให้ต้องใช้ที่ดินน้อยลง ลดผลกระทบที่การเกษตรมีต่อสิ่งแวดล้อม”

มีรายละเอียดสำคัญบางอย่างที่ต้องดำเนินการก่อนที่จะพิจารณาวิธีการนี้อย่างจริงจังสำหรับการผลิตอาหารขนาดใหญ่ พลังงาน น้ำ และทรัพยากรอื่นๆ จะใช้พลังงานเท่าใดเมื่อเทียบกับการทำฟาร์มแบบดั้งเดิมหรือเทคนิคการเจริญเติบโตทางอาหารอื่นๆ ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง เนื้อสัมผัส กลิ่นรส และคุณค่าทางโภชนาการของพืชที่เลี้ยงด้วยอะซิเตทเหมือนกับที่ปลูกในแสงแดดหรือไม่?

การแก้ไขกับธรรมชาติมักจะดูเหมือนเป็นกิจการที่มืดมน แต่จาก ปฏิวัติเขียว ไป การถือกำเนิดของ GMOs สมัยใหม่มนุษย์ทำมาหลายศตวรรษแล้ว การอยู่รอดของเราขึ้นอยู่กับความสามารถของเราในการจัดการกับธรรมชาติในระดับหนึ่ง ตอนนี้เราเห็นผลเสียจากการบงการนั้นแล้ว แต่เทคนิคอย่าง การสังเคราะห์ด้วยแสงเทียม อาจกลายเป็นส่วนหนึ่งของกล่องเครื่องมือที่เราจะต้องซ่อมแซมความเสียหายที่เราทำ—ในขณะที่ยังคงเลี้ยงประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

เครดิตภาพ: มาร์คัส ฮาร์แลนด์-ดูนาเวย์/UCR

• คอยน์สมาร์ท การแลกเปลี่ยน Bitcoin และ Crypto ที่ดีที่สุดในยุโรป
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าฟรี
• คริปโตฮอว์ก เรดาร์ Altcoin ทดลองฟรี.
• ที่มา: https://singularityhub.com/2022/07/01/new-artificial-photosynthesis-method-grows-food-with-no-sunshine/