MIT ulepszył fotosyntezę – rośliny zjedzą więcej CO2

Rubisco, czyli rybulozo-1,5-bisfosforanowa karboksylaza/oksygenaza, to biochemiczny traktor. Pracuje wolno, nieefektywnie i czasem — dosłownie — marnuje energię. To on odpowiada za włączanie dwutlenku węgla do cyklu fotosyntetycznego. Co więc jest z nim nie tak? Zamiast CO2, często łapie tlen. I wtedy zamiast słodkiej glukozy mamy bezproduktywny proces zwany fotooddychaniem. Strata energii i strata czasu. A przy okazji też — strata plonów.

MIT nie bierze jeńców. Tworzą rubisco na sterydach

Zespół z MIT postanowił nie cackać się z ewolucją. Zamiast czekać miliony lat, użyli techniki MutaT7 — przyspieszonej, celowanej mutagenezy. Wzięli jedną z najszybszych naturalnych wersji rubisco, pochodzącą z bakterii Gallionellaceae, i zmusili ją do życia w atmosferze pełnej tlenu. Presja środowiska plus losowe mutacje spowodowały, że enzym się dostosował. Przeszedł sześć rund ewolucji w przyspieszonym tempie i… zaczął działać o 25% szybciej. Zalatuje trochę wirusem FEV z Fallouta, ale spokojnie: nikt tutaj nie stworzy Richarda Greya, ani silnie zmutowanych zwierząt, pustoszących wszystko, co znajdzie się na drodze.

Trzy mutacje. Jedna rewolucja

Trzy konkretne mutacje w pobliżu centrum aktywnego enzymu: to właśnie tam dochodzi do kluczowego wyboru: CO2 czy tlen? Modyfikacje spowodowały, że rubisco zaczął preferować dwutlenek węgla. Tlen przestał go aż tak kusić. Efektywność karboksylacji wzrosła.

Naukowcy nie kryją w tym wszystkim istotnego celu: przeszczepić tę "wiedzę" do roślin. W końcu to rośliny — nie bakterie — produkują plony, które karmią ludzkość.

Czytaj dalej poniżej

Kiedy mózg mówi "dość" – te dwa obszary "krzyczą", gdy jesteś znużony Jakub Szczęsny

Odkryli ślady podniebnej bestii sprzed 200 milionów lat. To zupełnie nowy gatunek Patryk Koncewicz

Aby świat nie głodował

Rośliny w naturalnym środowisku tracą nawet 30% energii z pochłoniętego światła właśnie przez rubisco zafiksowane na tlenie. To oznacza, że niemal 1/3 wysiłku Słońca idzie w błoto. W skali świata to setki milionów ton potencjalnego jedzenia, które nigdy nie powstaje.

Mamy szansę na potencjalne zwiększenie wydajności fotosyntezy, większe plony, mniejsze zużycie nawozów, mniejsze emisje. Otrzymujemy mocną broń w walce z głodem i zmianą klimatu. Właśnie dlatego potrzebna jest nam rozwinięta nauka, byśmy mogli czynić sobie świat poddanym: tak, jak nam przykazano.

Czytaj również: Rośliny nie są nieme. Oto jak naprawdę rozmawiają

Jeszcze nie dziś, ale może już jutro

Na razie eksperymenty są prowadzone na bakteriach. Niemniej, zespół już pracuje nad transferem tej technologii do rubisco roślinnego. Jeśli się uda, czeka nas nowa generacja roślin uprawnych — bardziej wydajnych, mniej kapryśnych, bardziej odpornych. I choć są tacy, co boją się GMO, tu nie powinni utrzymywać postawy "anty". To już nie jest modyfikacja rodem z lat 90. XX. wieku, a korekta na poziomie pojedynczych aminokwasów. Ewolucja z turbodoładowaniem: celowana i praktyczna, w pełni bezpieczna.

Moi Drodzy, wcale nie musimy biernie akceptować ograniczeń biologii. Możemy brać enzymy, białka, komórki — i robić z nich coś lepszego. W momencie, gdy mamy takie możliwości, to wręcz nasza powinność. Jeśli na tym mają zyskać całe pokolenia ludzi na świecie, to dlaczego mielibyśmy tego nie spróbować? No, właśnie.