Prawda

Sobota, 17 sierpnia 2019 - 14:55

« 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 983 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

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
W obronie scjentyzmu   Winegard   2019-04-30
Akupunktura kwantowa   Novella   2019-04-23
Nie tylko kakao   Łopaniuk   2019-04-20
Wstęga Möbiusa sprzecznych egocentryzmów poznawczych   Landes   2019-04-18
Kolejne badania nad bzdurą   Novella   2019-04-17
Licząca 43 miliony lat forma przejściowa: wodno-lądowy wieloryb    Coyne   2019-04-15
Zdumiewające możliwości docenienia i wykorzystania neuroróżnorodności   Koraszewski   2019-04-12
Jak sobie radzić ze skrajnymi wydarzeniami pogodowymi?   Lomborg   2019-04-09
Najbardziej zabójczy dzień na Ziemi   Novella   2019-04-06
Zaprzeczanie neuronauce o różnicach płci   Cahill   2019-04-05
Zwierzęce roboty   Novella   2019-04-04
Technologia pomaga w kryzysach wodnych na całym globie   Cohen   2019-04-02
Niezwykłe skamieniałości kambryjskie porównywalne do tych z łupków z Burgess   Coyne   2019-03-30
Tak wygląda dobre dziennikarstwo   Novella   2019-03-29
Wzrost sektora nasiennictwa w Ugandzie demaskuje główne twierdzenie anty- GMO   Ongu   2019-03-21
Ewolucja „nieredukowalnie złożonych” białek zapobiegających zamarzaniu u ryb polarnych (i policzek wymierzony Behemu)   Coyne   2019-03-20
Złoty ryż wreszcie dopuszczony w Bangladeszu   Novella   2019-03-19
Kłamstwa, bezczelne kłamstwa i statystyka   Welsh   2019-03-18
Wyprane kłamstwa   Ridley   2019-03-14
Czy islamska teologia i filozofia może wzbogacić etyczną debatę wokół CRISPR?   Coyne   2019-03-06
Kacze dzioby, Umwelt i a priori Kanta   Cobb   2019-03-04
Co kręci płaskoziemców   Novella   2019-03-02
Ślimaki nagoskrzelne mają kolczaste penisy jednorazowego użytku, którymi usuwają plemniki rywala ze swojej partnerki   Coyne   2019-03-01
Zrozumienie nowoczesnych horrorów afrykańskich zakorzenionych w handlu niewolnikami przez Ocean Indyjski   Clarfield   2019-02-28
Raport z sensacyjnym twierdzeniem o ”załamaniu klimatu” jest chwytliwy, ale nieprawdziwy   Lomborg   2019-02-27
Naukowiec analizuje dwa przykłady w nowej książce Behego; stwierdza, że są głęboko błędne   Coyne   2019-02-26
Triasowy mięsak, czyli praprzodkowie żółwi też chorowali na nowotwory   Łopatniuk   2019-02-16
Co nauka może powiedzieć pani Ocasio-Cortez o klimacie   Lomborg   2019-02-15
Kury produkujące leki   Novella   2019-02-14
Rak w raku i przerzut w przerzucie   Łopatniuk   2019-02-09
Prawo niezamierzonych konsekwencji   Novella   2019-02-07
Czy świat rzeczywiście staje się biedniejszy? Odpowiedź Stevena Pinkera   Coyne   2019-02-06
Maniok o wysokiej zawartości żelaza i cynku może poprawić odżywianie i zdrowie w Afryce Zachodniej     2019-02-05
Dalszy spadek zgonów z powodu raka   Novella   2019-02-04
Dokopywanie nauce przez dwóch naukowców i filozofa   Coyne   2019-02-01
Jacy naprawdę byli neandertalczycy?   Novella   2019-01-31
Żywność GM i zmiana opinii   Novella   2019-01-29
Wojny o Oświecenie: kilka refleksji o Enlightenment Now, w rok później   Pinker   2019-01-25
Dunning Kruger a opozycja wobec GMO   Novella   2019-01-23
Nasza pamięć cofa się   Nivella   2019-01-21
Niezrozumienie efektu Dunninga-Krugera   Novella   2019-01-18
Szarlataneria finansowana przez społeczność internetową   Novella   2019-01-16
Nowa duża salamandra ze Stanów Zjednoczonych   Mayer   2019-01-10
Kwitnące rośliny pozostają zdolne do życia po przejściu przez przewód pokarmowy ptactwa wodnego   Coyne   2019-01-07
Radykalne poglądy polityczne korelują z marnym metapoznaniem   Novella   2019-01-05
Nareszcie: owocowy gospodarz dzikiej Drosophila melanogaster   Coyne   2019-01-02
Z końcem roku   Łopatniuk   2019-01-01
Psychologia globalnego pesymizmu   Ridley   2018-12-26
Wiara w Świętego Mikołaja   Novella   2018-12-25

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

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



Ściganie bluźnierstwa



Ryby jaskiniowe



Autyzm


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