Bakteria pomoże wyżywić ludzkość

Rosnąca liczba mieszkańców Ziemi (w połowie tego wieku będzie nas 10 mld) sprawia, że potrzebne jest coraz więcej żywności. A jest ona produkowana w coraz trudniejszych warunkach klimatycznych, czego przykładem są ostatnie susze na południu Europy i wywołany przez nie skok cen warzyw. Wzrost wydajności upraw nie powinien jednak odbywać się kosztem środowiska naturalnego. Dlatego naukowcy na całym świecie intensywnie pracują nad takimi odmianami roślin, które zapewnią wyższe plony, ale nie będzie dla nich trzeba karczować lasów i zwiększać zużycia środków ochrony roślin czy nawozów.

Bardzo ważnym obszarem badań są prace nad usprawnianiem jednego z najważniejszych procesów biochemicznych na naszej planecie: fotosyntezy. Dzięki niej rośliny wykorzystują światło (przede wszystkim słoneczne) do przekształcania dwutlenku węgla i wody w związki organiczne, którymi się odżywiają i dzięki którym rosną, produkując tlen potrzebny do życia wielu organizmom.

Jednym ze sposobów podkręcania fotosyntezy w roślinach jest poprawa działania enzymu RuBisCO (skrót od karboksylaza/oksygenaza rybulozo-1,5-bisfosforanu). To kluczowe dla przebiegu fotosyntezy białko, stanowiące ok. połowy wszystkich rozpuszczalnych protein występujących w liściach. Niestety, działa w nich mniej sprawnie niż m.in. w niektórych bakteriach. Na przykład mikroorganizm z gatunku Halothiobacillus neapolitanus w toku ewolucji wykształcił taką budowę specjalnych struktur zwanych karboksysomami, że dzięki lokalnemu zwiększaniu stężenia dwutlenku węgla, istotnie poprawiają wydajność RuBisCO.

Dlatego brytyjscy i chińscy naukowcy przenieśli – dzięki metodom inżynierii genetycznej i biologii syntetycznej (tworzenie sztucznych systemów biologicznych wzorowanych na naturalnych) – zmodyfikowane karboksysomy H. neapolitanus do tytoniu (roślina ta jest modelowym organizmem w badaniach laboratoryjnych). Eksperyment zakończył się sukcesem. Jest to dopiero pierwszy, ale za to bardzo ważny, krok w kierunku usprawniania fotosyntezy w roślinach. Kolejne badania pokażą, jak bardzo mogłyby dzięki temu wzrosnąć plony (szacuje się, że nawet o kilkadziesiąt procent) i czy bakteryjne karboksysomy również sprawnie zadziałają w ważnych z punktu widzenia człowieka roślinach uprawnych, takich jak pszenica i ryż. Publikacja na ten temat ukazała się w „Nature Communications”.

To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Jeśli z niej korzystasz, powołaj się na źródło, czyli na www.projektpulsar.pl. Dziękujemy.