Prawda

Poniedziałek, 18 listopada 2019 - 17:53

« Poprzedni Następny »


Inżyneria fotosyntezy i jej przeciwnicy


Steven Novella 2018-11-27


Jest trochę złych wiadomości, po nich dobre wiadomości, częściowo anulowane przez dalsze złe wiadomości. Złą wiadomością jest to, że nasza populacja rośnie, a z tym nasze zapotrzebowanie na żywność, niemniej zbliżamy się do granic naszych zdolności podnoszenia plonów przez samą uprawę. Specjaliści mogą spierać się o to, czy już dotarliśmy do tej granicy, czy jesteśmy jej blisko, ale jest całkiem oczywiste, że nie podwoimy wydajności rolnictwa przez kolejne 50 lat przez uprawę.

To jednak będziemy w zasadzie musieli zrobić, jeśli mamy zaspokoić potrzeby kaloryczne ludzkości. W 2050 roku plony będą musiały być o 60% wyższe niż w 2005 roku i potrzeby będą prawdopodobnie nadal rosły zanim się ustabilizują. Niewątpliwie można będzie nieco zdobyć przez zredukowanie ilości marnowanej żywności, ale to w żadnym razie nie wystarczy. I z pewnością musimy podjąć kroki do szybszego ustabilizowania populacji przez, między innymi, walkę z biedą i promowanie praw kobiet w krajach rozwijających się.


Nawet jednak przy optymistycznych warunkach – po prostu musimy produkować więcej żywności. Ponadto, jak omawiałem niedawno, właściwie używamy całej dobrej ziemi uprawnej. Zabieranie więcej ziemi do produkowania żywności nie jest dobrą opcją.


W rzeczywistości więc mamy tylko jedną realną opcję, jeśli mamy zaspokoić nasze potrzeby żywnościowe – genetycznie modyfikowane rośliny uprawne. To jest dobra wiadomość – GMO istotnie mają potencjał, by znacząco podnieść plony. Jednym ze sposobów robienia tego jest spowodowanie by fotosynteza była bardziej wydajnym procesem. Okazuje się, że można to zrobić na kilka sposobów.


Po pierwsze, jest różnica między szlakami fotosyntezy C3 i C4. Szlak C4 jest wydajniejszy i podnosi produkcję biomasy. Część tej zwiększonej wydajności polega na mechanizmach lepszej koncentracji węgla. Ten szlak wyewoluował niezależnie w wielu roślinach i są inne rośliny, które znajdują się w połowie drogi między C3 i C4, ale nasze podstawowe rośliny uprawne wszystkie używają C3.


Jest projekt finansowany przez Fundację Billa i Melindy Gatesów stworzenia ryżu C4. To byłoby olbrzymim zwiększeniem ważnej podstawowej uprawy na całym świecie. Należy oklaskiwać Fundację Gatesów – finansują wiele ważnych badań naukowych na całym świecie i zawsze nalegają, by wyniki były swobodnie dostępne dla wszystkich.


Przejście od C3 do C4 jest jednak skomplikowane i wymaga wielu kroków, które muszą działać równocześnie. Najwyraźniej jednak istnieje droga, ponieważ istnieją rośliny, które tylko częściowo dokonały tego przejścia. Naukowcy muszą odkryć geny i produkty dla każdego kroku na tym szlaku i manipulować nimi tak, by działały razem. Czynią postępy, ale trudno powiedzieć, ile jeszcze czasu to zabierze.


Różnica znajduje się w zestawie enzymów nazywanych Rubisco. Jak wyjaśniono tutaj:


Kluczowym wyzwaniem manipulowaniu Rubisco w roślinach jest to, że jest to masywny, heksadecymalny [szesnastkowy] kompleks o łącznej masie 550 kDa, składający się z 8 dużych podjednostek ( około 52 kDa każda) i ośmiu małych podjednostek ( około 13 do 15 kDa). Jest tworzony przez niezmiernie skomplikowany proces syntezy i montażu, który zależy od szeregu składników zakodowanych w jądrze i chloroplaście.  


Krótko mówiąc – to jest skomplikowane, z genami zarówno w jądrach komórkowych rośliny, jak w chloroplaście (roślinnej wersji mitochondrii u zwierząt). A także, choć wiem, że to wielkie wymagania, mam nadzieję, że będzie możliwe stworzenie złotego ryżu C4, żeby otrzymać zarówno większe plony, jak dodatkową witaminę A. Farmerzy będą mieli ogromną zachętę do siania złotego ryżu, bo otrzymają większe plony.


Jest tego więcej – rośliny muszą szybko dostosowywać metabolizm do poziomu światła. Wystawienie na bezpośrednie, ostre światło słoneczne może je uszkodzić, a więc zmieniają metabolizm, by pozbyć się nadmiaru ciepła. Przy mniejszym świetle wracają do maksymalnej wydajności produkcji. Jednak ten powrót może być powolny, co znaczy, że rośliny marnują wiele energii dokonując tego przejścia.


Badacze pracują nad
 enzymami, które pozwolą roślinie szybciej zmienić się z powrotem w stan produkcyjny (zamiast marnować ciepło), podnosząc potencjalnie plony aż do 20% (oczywiście, zależnie od warunków).  


Jeszcze inne potencjalne ulepszenie fotosyntezy polega na adaptacji do wysokich poziomów tlenu w atmosferze. Fotosynteza wyewoluowała, kiedy poziomy CO2 były wysokie, ale poziomy O2 były bardzo niskie. Teraz mamy wysoki poziom O2 w atmosferze (21%). Wynikiem jest to, że czasami energia świetlna w roślinach nie rozbija wody i nie łączy się z CO2, ale raczej łączy się z O2, tworząc substancje chemiczne, które  są zarówno potencjalnie szkodliwe, jak nie są pokarmem roślinnym.  


Rośliny wyewoluowały szlaki ratunkowe, by przechwycić te utlenione produkty odpadowe i zamienić je z powrotem w żywność (nazywany cyklem Calvina-Bensona). Są one jednak bardzo niewydajne i marnotrawne. Tutaj jest kolejna możliwość ulepszenia i uczyniono już pewne postępy.


Wreszcie jest kolejny program badawczy, RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficiency), również finansowany przez Fundację Gatesów. Celem jest wzięcie szlaku fotosyntezy od sinic, które potrafią używać i włączać do produkcji dalekiej podczerwieni. Rośliny głównie używają widzialnego światła i robią to głównie najwyższymi częściami swojej korony. Liście, które są zacienione, dostają stopniowo coraz mniej widzialnego światła, ale światło podczerwone dociera głębiej. Gdyby liście niżej na roślinie były zoptymalizowane na światło podczerwone, mogłyby używać energii świetlnej, która inaczej marnuje się.


Złożoność fotosyntezy okazuje się obusiecznym mieczem. Dostarcza wielu możliwości optymalizacji, a więc zwiększenia plonów, ale oznacza także że tworzenie takich zmian jest trudne. Dlatego też sama uprawa nie wystarczy – po prostu nie ma dość czasu na naturalne pojawienie się niezbędnych mutacji, ani nawet przed wywoływanie i hodowanie mutacji. Hybrydy także nie wystarczą, bo niezbędne szlaki nie istnieją w wystarczającej liczbie gatunków lub w tych, które są blisko spokrewnione z naszymi roślinami uprawnymi.


Potrzebujemy inżynierii genetycznej, by stworzyć tę zwiększoną wydajność. Badania trwają i czynią postępy, a część zastosowań wyszła już poza fazę koncepcji. Teraz muszą zostać zastosowane w rzeczywistych uprawach i przejść 10 lat obowiązkowego testowania. Może więc za 15-20 lat zobaczymy owoce tych badań.  


Co doprowadza mnie z powrotem do końcowych złych wiadomości – opinia publiczna jest w znacznej mierze przeciwna GMO. Ta technologia została starannie i niesprawiedliwie zdemonizowana przez przemysł żywności organicznej i błądzących środowiskowców. Zmierzamy do homeryckiej bitwy. Po jednej stronie naukowcy tworzą nowoczesną technologię upraw, by na wiele sposobów ulepszyć fotosyntezę, radykalnie podnosząc plony i w zasadzie ratując nas przed nami samymi.


Z drugiej strony są negacjoniści nauki i ci, którzy ze względów ideologicznych sprzeciwiają się bezpiecznej technologii, bo uwierzyli złym argumentom i bezpodstawnym strachom.   Nie ma tu porozumienia. Jeśli istnieje jakiś uzasadniony powód sprzeciwiania się optymalizacji fotosyntezy przez inżynierię genetyczną, to o nim nie słyszałem. Ale irracjonalny strach już hamuje, a może powstrzymać technologię, której naprawdę potrzebujemy. Mam nadzieję, że w końcu siła i użyteczność nauki zwyciężą.


Engineering Photosynthesis

13 listopada 2018

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Steven Novella 

Neurolog, wykładowca na Yale University School of Medicine. Przewodniczący i współzałożyciel New England Skeptical Society. Twórca popularnych (cotygodniowych) podkastów o nauce The Skeptics’ Guide to the Universe. Jest również dyrektorem Science-Based Medicine będącej częścią James Randi Educational Foundation (JREF), członek Committee for Skeptical Inquiry. (CSI) oraz członek założyciel Institute for Science in Medicine. Prowadzi blog Neurologica.

Skomentuj     Wyślij artykuł do znajomego:     Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1032 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Odwołajcie antyszczepionkową konferencję w Tel Awiwie   Blum   2019-11-15
Ewolucja dwunożności   Novella   2019-11-14
Granice „przeskoczenia” progu opłacalności   Lomborg   2019-11-13
Dlaczego nie żyjemy w epoce post-prawdy   Pinker   2019-11-11
Śledząc pochodzenie człowieka   Novella   2019-11-09
Skamieniałe trylobity idące gęsiego. Ale dlaczego to zrobiły?   Coyne   2019-11-06
Saga o złotym ryżu   Novella   2019-11-04
Kolejne badanie rolnictwa organicznego   Novella   2019-11-02
Fabrizio Benedetti pyta: “Czy badania placebo wzmacniają pseudonaukę?”     2019-11-01
Nathaniel Comfort raz jeszcze: nauka nie czyni postępów (czy może robi to?)   Coyne   2019-10-31
Pochwała jednoznaczności   Witkowski   2019-10-29
Stare i nowe  troski o bezpieczeństwo żywnościowe   Ongu   2019-10-28
Powrót Adama i Ewy jako rzeczywistych ludzi, jak proponuje kolejna pseudonaukowa teoria   Coyne   2019-10-25
Pradawne przechowywanie żywności   Novella   2019-10-24
Artykuł w naukowym piśmie ”Nature” dyskredytuje naukę i „scjentyzm”, kwestionuje wartości Oświecenia   Coyne   2019-10-22
Błogosławieni ci, którzy wycofują   Jacoby   2019-10-19
Pro-life czyli czarodziej z Krotoszyna   Koraszewski   2019-10-18
Biologia rozwoju ujawnia ewolucyjną historię   Novella   2019-10-15
Niebezpieczne życie antropologa   Blackwell   2019-10-12
Swędzikami jesień się zaczyna   Łopatniuk   2019-10-11
Jak wieloryb stracił swoje geny   Coyne   2019-10-10
Używanie sztucznej inteligencji do diagnozy   Novella   2019-10-08
Niespodzianka! Koty są tak samo przywiązane do swojego personelu jak psy i niemowlęta   Coyne   2019-10-05
Oburzenie, stronniczość i niestabilność prawdy   Novella   2019-10-04
O zmianie klimatu: ludzkość nie jest „nikczemna”   Lomborg   2019-10-03
Postmodernizm wyjaśniony i krytykowany   Coyne   2019-09-30
Uzdrawianie kryształami   Novella   2019-09-26
Kolejna rewolucja w rolnictwie   Novella   2019-09-24
Opory przeciwko szczelinowaniu są oparte na ideologii, a nie na nauce   Jacoby   2019-09-23
St Paul Island część 5   Lyon   2019-09-21
Co to jest czerwona rtęć?   Novella   2019-09-20
Jaka sztuka siedzi w naszych genach i czy to aby nie kicz?   Koraszewski   2019-09-19
Fałszywe wspomnienia i Fake News   Novella   2019-09-18
Kolejna próba odrzucenia teorii Darwina   Coyne   2019-09-17
Choroba zielonych mięśni   Łopatniuk   2019-09-14
”Sygnalizowanie cnoty” może nas irytować. Cywilizacja byłaby jednak bez niego niemożliwa    Miller   2019-09-13
Foka Weddela wygryza w lodzie otwory do oddychania   Coyne   2019-09-12
DNA i Loch Ness   Novella   2019-09-11
Nowa i ważna czaszka hominina z Etiopii   Coyne   2019-09-10
St Paul Island, Część 4   Lyon   2019-09-06
Biały jak śnieg, żółciutki jak kaczuszka   Łopatniuk   2019-09-04
Pingwiny geje? Nie tak szybko   Coyne   2019-09-03
Czego może nas nauczyć była zwolenniczka antyszczepionkowców, Kelley Watson-Snyder     2019-08-30
Bezzbożowa karma dla psa   Novella   2019-08-29
Odrażające życie płciowe pingwinów białookich   Coyne   2019-08-28
Badanie akupunktury jako terapii na dławicę piersiową   Novella   2019-08-23
Pradawna gigantyczna papuga z Nowej Zelandii: metr wysokości i waga 7 kilogramów!   Coyne   2019-08-22
Alaska — nurniczki i obopólny dobór płciowy   Lyon   2019-08-20
Zła nauka promuje organiczne jabłka   Novella   2019-08-19
Gąsienica zmienia kolor, żeby dopasować się do podłoża nie używając oczu: potrafi widzieć skórą!   Coyne   2019-08-16
Pseudonaukowa histeria to nie jest dobra odpowiedź na klimatyczne wyzwania   Lomborg   2019-08-14
GMO i model deficytu wiedzy   Novella   2019-08-12
Po raz pierwszy użyto edytowania genów CRISPR do leczenia zaburzenia genetycznego – anemii sierpowatej   Coyne   2019-08-08
Maskonury z wyspy St. Paul na Alasce   Lyon   2019-08-07
Zbieg okoliczności czy prawo wielkich liczb?   Novella   2019-08-06
I pijcie łzy moje, czyste rzęsiste   Łopatniuk   2019-08-03
Kształtowanie opinii o nauce i medycynie   Novella   2019-08-02
Nowe badanie dotyczące zwrotu zgubionych portfeli: ludzie na świecie są uczciwsi niż myślisz, ale czytelnik wyliczył, że uczciwość jest większa w mniej religijnych krajach   Coyne   2019-08-01
Praktykowanie medycyny bez uprawnień nie jest wolnością słowa   Novella   2019-07-31
Radujcie się, Ziemia staje się zieleńsza   Ridley   2019-07-30
Spiski wokół ptaków   Novella   2019-07-29
Matt Meselson opisuje swój najsłynniejszy eksperyment (z Frankiem Stahlem)   Coyne   2019-07-26
Niemający rozeznania filozof twierdzi, że gatunki nie istnieją   Coyne   2019-07-23
Więcej złych wiadomości dla dilerów witamin   Novella   2019-07-22
Starożytny ptak z nadzwyczaj długim palcem   Coyne   2019-07-19
YouTube i szarlataneria leczenia raka dietą   Novella   2019-07-18
“Współczesny” Homo sapiens mógł być w Eurazji aż 210 tysięcy lat temu   Coyne   2019-07-17
Hodowanie mini-mózgów z komórek macierzystych   Novella   2019-07-15
Szczepionka HPV działa. Koniec kropka     2019-07-13
Efekt przechodnia   Novella   2019-07-11
Prątkiem w raka, czyli co ma gruźlica do raka pęcherza   Łopatniuk   2019-07-06
Opowieści o nauce zastępują fikcję w Teatrze Narodowym Ugandy   Ongu   2019-07-05
Pleśń w przestrzeni kosmicznej   Novella   2019-07-03
Pterozaury: Czy umiały latać od razu po wykluciu się?   Coyne   2019-07-02
Ludziom rosną rogi? – Złe informowanie o nauce   Novella   2019-07-01
Przemysł ”wellness”   Novella   2019-06-28
Nazywanie zmiany klimatu ”katastrofalną” utrudnia znalezienie realnych odpowiedzi   Lomborg   2019-06-26
Olbrzymie straszyki mają zostać ponownie wprowadzone na wyspę Lord Howe   Coyne   2019-06-25
Amonit (i masa innych stworzeń) znaleziona w birmańskim bursztynie   Coyne   2019-06-21
Ślubowanie o zniesieniu grzechu   Ridley   2019-06-20
Nowe informacje o dzieciach CRISPR   Novella   2019-06-17
Słonie mają fantastyczny węch (lepszy niż psy): są jedynymi zwierzętami, które potrafią rozróżnić inne ilości pokarmu tylko po zapachu   Coyne   2019-06-14
Indyjscy farmerzy wysiali ziarna GMO w proteście obywatelskiego nieposłuszeństwa     2019-06-13
Chcąc zadowolić antyaborcjonistów administracja Trumpa tnie finansowanie badań medycznych przy użyciu tkanki płodowej   Coyne   2019-06-11
Triumf Mao: Światowa Organizacja Zdrowia oficjalnie akceptuje szarlatanerię tradycyjnej chińskiej medycyny     2019-06-04
Ale jak to bezbarwnikowy?   Łopatniuk   2019-06-01
Na zdrowie: izraelscy naukowcy warzą piwo na ”wskrzeszonych” drożdżach sprzed 5000 lat     2019-05-31
Skąd wiemy to, co wiemy?   Novella   2019-05-28
Samice bonobo (ale nie samice szympansów) pomagają swoim synom w zdobywaniu partnerek   Coyne   2019-05-25
Dlaczego ludzie sprzeciwiają się technologiom, które zmniejszają szkody?   Ridley   2019-05-24
Nowa praca o nielotnych chruścielach rażąco przesadzona i wypaczona w popularnych mediach   Coyne   2019-05-22
Trenowanie sztucznej inteligencji, żeby widziała jak człowiek   Novella   2019-05-21
A polać wielką wodą…   Cipiur   2019-05-18
Wykrywanie kłamstw w mózgu   Novella   2019-05-17
Walka o zachowanie bioróżnorodności   Ridley   2019-05-15
Niezwykły przypadek mimikry: skaczący pająk naśladuje gąsienicę   Coyne   2019-05-14
Selektywnie stosowana koncepcja tabula rasa i ideologicznie motywowane nieporozumienia   Cory Clark   2019-05-09
Dlaczego szarlatani nie powinni nadzorować sami siebie     2019-05-08
Kiedy naukowcy nie tolerują odmiennego zdania   Weber   2019-05-07
Przegapione odkrycia w historii nauki   Ridley   2019-05-02

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Schadenfreude



Pseudonaukowa histeria...


Panstwo etc



Biły się dwa bogi


 Forma przejściowa


Wstęga Möbiusa


Przemysł produkcji kłamstw


Jesteś tym, co czytasz,



Radykalne poglądy polityczne


Einstein



Socjologia



Allah stworzyl



Uprzednie doświadczenie



Żydowski exodus



PRL Chrystusem narodów



Odrastające głowy hydry nazizmu



Homeopatia, wibracje i oszustwo


Żołnierz IDF



Prawo powrotu



Mózg i kodowanie predyktywne



Nocna rozmowa



WSzyscy wiedza



Nieustający marsz



Oświecenie Pinker



Alternatywna medycyna zabija



Kobiety ofiarami



Prometeusz



modyfikowana pszenica



Arabowie



Roboty będą uprawiać ziemię



Sumienie, czyli moralność bez smyczy



Skomplikowana ewolucja



Argument neuroróżnorodności



Nowe badanie pamięci długotrwałej


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Malgorzata, Andrzej, Marcin, Henryk