Prawda

Środa, 12 grudnia 2018 - 12:54

« 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 877 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Dziennikarze  nie rozumieją nowego raportu USA o klimacie   Lomborg   2018-12-12
Kilka myśli o altruizmie   Coyne   2018-12-10
Nauka nie jest twoim wrogiem   Pinker   2018-12-08
Czy poparcie przez celebrytę może skłonić ludzi do zaakceptowania ewolucji?   Coyne   2018-12-07
Dominujący indyk i jego popisy   Lyon   2018-12-04
Dlaczego kocie języki są kolczaste?   Coyne   2018-12-01
Hiszpania dąży do zakazania alternatywnej medycyny   Novella   2018-11-30
Inżyneria fotosyntezy i jej przeciwnicy   Novella   2018-11-27
Mój list do Darwina   Coyne   2018-11-26
Zapuszczenie   Łopatniuk   2018-11-24
Nowa praca potwierdza sześć podgatunków tygrysa   Coyne   2018-11-21
Nawigacja może być fundamentalna dla myślenia   Novella   2018-11-20
Zrezygnowanie z hamburgerów nie uratuje planety   Lomborg   2018-11-16
Echinacea nie działa na przeziębienie   Novella   2018-11-15
Laserowe skanowanie Archeopteryxa   Novella   2018-11-10
Apoptoza całego ciała   Dennett   2018-11-09
Głębota i polityka pseudogłębi   Hughes   2018-11-08
Niewydolność wątroby spowodowana ekstraktem z zielonej herbaty   Novella   2018-11-06
Skąd wiemy, że niemal wszyscy neandertalczycy byli praworęczni?   Coyne   2018-11-05
Co nam daje psychologia ewolucyjna?   Flock   2018-11-01
Problemy z organiczną żywnością i badaniem raka   Novella   2018-10-31
Geny, które wpływają na ludzką inteligencję i osobowość   Ridley   2018-10-30
Dławiący problem   Łopatniuk   2018-10-27
Niepoprawna ludzkość znowu poprawiona   Koraszewski   2018-10-26
Neandertalskie kości w Chorwacji   Coyne   2018-10-25
Światowa Organizacja Zdrowia udziela poparcia szarlatanerii   Novella   2018-10-24
Socjologia. Uwagi o nauce zaangażowanej   Koraszewski   2018-10-22
Daj ać ja pobruszę …   Łukaszewski   2018-10-20
Opieka zdrowotna neandertalczyków   Novella   2018-10-17
Łez kamienie   Łopatniuk   2018-10-13
Akademicki skandal: troje badaczy umyślnie publikowało fałszywe artykuły o „badaniach żałości”, by pokazać fatalne standardy akademickie w naukach społecznych   Coyne   2018-10-12
Skuteczny kontra patologiczny altruizm   Anomaly   2018-10-10
Czas powiedzieć stop pseudonauce o GMO   Novella   2018-10-02
Trochę inny rak wątroby   Łopatniuk   2018-09-29
Najwcześniejsze znane zwierzę?   Coyne   2018-09-27
Organiczne rolnictwo nie jest najlepsze   Novella   2018-09-24
Ateista z chwilową luką w pamięci i w szoku niewolnictwa   Dawkins   2018-09-21
Stereotypy są często szkodliwe a zarazem poprawne   Shpancer   2018-09-21
Atak “doktorostwa Wolfson” na rodziców chłopca, który zmarł na koklusz     2018-09-20
Probiotyki – to skomplikowane   Novella   2018-09-13
Przesądy i złudzenie kontroli   Novella   2018-09-11
Antyszczepionkowcy - pielęgniarka lub lekarz nie powinni opiekować się dziećmi     2018-09-10
Francuski uniwersytet wyrzuca homeopatię   Novella   2018-09-08
Plastry uśmierzające ból z Luminas: gdzie słowa „kwantum” i „energia” w rzeczywistości znaczą „magia”     2018-09-07
Odkryto nowy rodzaj neuronów u ludzi   Novella   2018-09-06
Epigenetyka: powrót Lamarcka? Nie tak szybko!   Coyne   2018-09-05
Przejściowe formy przodków żółwia   Novella   2018-09-03
Recenzja nowej książki Davida Quammena o drzewach ewolucyjnych (i porównanie z innymi recenzjami)   Coyne   2018-09-01
Dlaczego jedne sowy mają kępki piór na uszach, a inne nie?   Lyon   2018-08-30
Psychoaktywny lek i doświadczenie śmierci   Novella   2018-08-29
Samce koników morskich, które są ciężarne, redukują inwestycję w potomstwo, jeśli widzą seksowną samicę   Coyne   2018-08-28
Uderzające podobieństwo: rewolucyjne wyniki badań nad bliźniętami   Dynesen   2018-08-27
Ale tego wija lepiej zostaw w spokoju   Łopatniuk   2018-08-24
Ile jest ziemi nadającej się pod uprawę?   Novella   2018-08-22
Więcej o szarlatanerii komórek macierzystych   Novella   2018-08-18
Kontrolowane próby szczepionek   Novella   2018-08-15
Ogniska odry w Brooklynie w 2013 r.: Badanie kosztów antyszczepionkowej pseudonauki     2018-08-14
Uprzednie doświadczenie wpływa na to, co widzimy   Novella   2018-08-11
Efekt Krugera-Dunninga, antyszczepionkowcy i arogancja ignorancji     2018-08-09
Nowe zastosowania zużytych filtrów do dializy   Blum   2018-08-07
Puszczyk mszarny   Lyon   2018-08-06
Oprzeć się wiatrom - dobór naturalny, huragany i jaszczurki   Mayer   2018-08-04
Unia Europejska odrzuciła uprawy z edytowanym genomem   Ridley   2018-08-03
Spojrzenie na ruch anty-GMO   Novella   2018-08-02
Tajemne życie morskich ptaków   Ridley   2018-08-01
Więcej dowodów przeciwko „epigenetycznie” dziedziczonym i środowiskowo wprowadzonym zmianom w DNA   Coyne   2018-07-31
Usterka w Matriksie   Novella   2018-07-27
Czy współczesny Homo sapiens wyewoluował w różnych częściach Afryki?   Coyne   2018-07-24
Pandemie, szczepienia, i kuracja mleczna profesora Jastrebowa   Turski   2018-07-21
Sóweczka dwuplamista   Lyon   2018-07-20
Lucyfer, którego wymyślił Zimbardo. O konsekwencjach stanfordzkiego eksperymentu więziennego i skandalu, którego stał się obiektem   Witkowski   2018-07-19
Nie kłacz, gdy kaszlesz   Łopatniuk   2018-07-14
Kwantowe bzdury w parapsychologii   Novella   2018-07-12
Pełzająca percepcja problemów   Novella   2018-07-10
Ale czy mogą cierpieć?   Dawkins   2018-07-07
Wronia inteligencja   Novella   2018-07-06
Gąsienica naśladuje pazurnicę   Coyne   2018-07-05
O mózgach męskich i żeńskich   Novella   2018-07-03
Czy hieny rozbijają ludzki patriarchat?   Coyne   2018-06-30
Mikrobiom jelitowy i stany lękowe   Novella   2018-06-28
Ukośniki przędą spadochrony z nici pajęczej i odlatują po sprawdzeniu wiatru odnóżami   Coyne   2018-06-26
To może być toczeń, czyli o wilku, który pożarł serce   Łopatniuk   2018-06-23
Kreacjonizm i nagonka na Coyne’a w „Daily Caller”   Coyne   2018-06-22
Kłamstwa anty-GMO   Novella   2018-06-20
Protezy kończyn - kolejny postęp   Novella   2018-06-16
Dziwne zawiłości procesu dziedziczenia   Coyne   2018-06-13
Homeopatia, wibracje i oszustwo     2018-06-12
Wyników Séraliniego nie daje się powtórzyć   Novella   2018-06-11
Helen Lawson i czarna maść: wycinanie, wypalanie i zatruwanie w sposób „naturalny”     2018-06-09
Patyczaki mogą rozprzestrzeniać się jak nasiona roślin: w ptasich odchodach   Coyne   2018-06-08
Czy teoria doboru naturalnego Darwina zmieniła nasz pogląd na miejsce ludzkości   Dennett   2018-06-07
Kosmici-głowonogi i panspermia   Novella   2018-06-05
Marność dowodów na przekazywanie wprowadzonych środowiskowo, „epigenetycznych” zmian w DNA kolejnym pokoleniom u ludzi   Coyne   2018-06-04
Homeopatyczne nosodes   Novella   2018-05-31
Fałszywa dychotomia i negacja nauki   Novella   2018-05-28
Nicień w oku bliźniego   Łopatniuk   2018-05-26
Budzenie zmarłych   Novella   2018-05-21
Finansowanie społecznościowe terapii komórkami macierzystymi o nieudowodnionej skuteczności: wykorzystywanie hojności obcych, by płacić za szarlatanerię     2018-05-18
Co mówi nam ruch płaskiej Ziemi     2018-05-17
Osy papierowe + sprytny biolog = tęczowe gniazda   Coyne   2018-05-14

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

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



Od niepamiętnych czasów



Tunezyjczycy przeciw złemu prawu



Drugie prawo termodynamiki



Pochwała ignorancj



Mistyfikacja Sokala



Intronizacja Chrystusa


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