Prawda

Piątek, 29 marca 2024 - 11:21

« 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 Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1470 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

„Grubogłowi przedsiębiorcy pogrzebowi w noc żywych trupów”   Júnior   2022-05-31
„Gryzoń skunksowy”, który żuje trujące rośliny i wypluwa truciznę na swoje futro   Coyne   2020-12-02
„Kryzys klimatyczny” to mistyfikacja   Williams   2023-09-25
„Najbardziej znany zabójca ludzi”: jakie są prawdziwe początki XIV-wiecznej Czarnej Śmierci?   Lewis   2023-09-15
„New Yorker” pisze o hoacynie, sugeruje, że koncepcja Darwina drzew ewolucyjnych może być urojeniem   Coyne   2022-07-25
„San Francisco Chronicle” bardzo myli się w sprawie biologicznej płci   Coyne   2023-06-09
„Zapylisz mnie!”: nachalni bohaterowie świata roślin   Júnior   2022-06-11
“Czarne tygrysy” w małym indyjskim rezerwacie sugerują losowy dryf genetyczny   Coyne   2021-10-26
“Daily Beast” wypacza epigenetykę oszukańczymi twierdzeniami, że dzieci mogą “odziedziczyć wspomnienia Holocaustu”   Coyne   2017-10-05
“Konwergentna” ewolucja mrówek grzybiarek Starego i Nowego świata   Coyne   2023-03-23
“Odwrócenie specjacji” (fuzja gatunków) u kruków   Coyne   2018-03-16
“Partenogenetyczny” rak rozmnaża się bez seksu: czy to jest nowy gatunek?   Coyne   2018-02-17
“Rogi” trylobitów mogły być używane jako broń w walkach między samcami   Coyne   2023-02-15
“Scientific American” poświęca się polityce, a nie nauce; odmawia publikowania krytycznych analiz swoich fałszywych lub wprowadzających w błąd twierdzeń   Coyne   2022-09-01
“Współczesny” Homo sapiens mógł być w Eurazji aż 210 tysięcy lat temu   Coyne   2019-07-17
‘Raniąca’ idea merytorycznych podstaw nauki    i Jerry Coyne   2023-05-29
 Syntetyczna biologia oferuje obietnicę rozwiązania globalnego problemu z plastikiem   Agaba   2021-12-13
10 twierdzeń działaczy walczących w Afryce z GMO o tym, dlaczego postępy w biotechnologii upraw powinny zostać odrzucone – i dlaczego są one błędne   Maina   2022-11-17
100 milionów lat ozdabiania się śmieciami   Yong   2016-07-05
12 podstawowych punktów biologii ewolucyjnej   Cobb   2016-03-02
Pseudonauka Masaru Emoto   Novella   2017-12-18
Czy „toksyczna kobiecość” jest główną przyczyną bojów o społeczną sprawiedliwość?   Coyne   2021-02-08
Paradoksalne cechy genetyki inteligencji   Ridley   2013-12-18
“New Scientist”: Darwin jednak miał rację    Coyne   2020-10-01
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 1. Genetyczna plastyczność    Coyne   2020-10-03
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 2. Rzekome nieistnienie gatunków   Coyne   2020-10-05
Klasyczna historia skorygowana: porosty to grzyby + glony + drożdże (inne grzyby)   Coyne   2016-08-05
Homo floresiensis, hominin “hobbit”, w Internecie   Coyne   2016-11-25
No pasarán    Tonhasca Júnior   2023-03-04
Strzelby, zarazki, maszyny to zdecydowanie antyrasistowska książka. Dlaczego lewica jej nie kocha?   Barnett   2021-10-13
„ Całujące się” koralowce złapane in flagranti   Yong   2016-07-28
”Sygnalizowanie cnoty” może nas irytować. Cywilizacja byłaby jednak bez niego niemożliwa    Miller   2019-09-13
A jednak chorują na raka    Łopatniuk   2016-02-13
Czyste okrucieństwo cięć w pomocy żywnościowej   Lomborg   2017-08-07
Dalszy spadek zgonów z powodu raka   Novella   2019-02-04
Dlaczego mamy alergie?   Zimmer   2016-01-28
Dlaczego sądy nie powinny rozstrzygać o nauce     2018-12-13
Dlaczego większość zasobównie wyczerpuje się   Ridley   2014-05-04
Dlaczego zwierzęta są urocze?   Coyne   2014-12-30
Dziennik z Mozambiku: Demony w kurzu   Naskręcki   2018-03-30
Dziwaczne, wysysające krew czerwie jurajskie   Cobb   2014-06-28
Ewolucja, ptaki i kwiaty   Coyne   2014-06-02
Gigantyczne “paleonory” wykopane przez wymarłe ssaki   Coyne   2017-06-29
Grupy anty-GMO przegrywają sprawę sądową w Nigerii    i Nkechi Isaak   2022-07-30
Jak karakara wygrywa z osami   Cobb   2013-12-29
Kiedy zapada noc i ziemia jest ciemna   Tonhasca Júnior   2023-02-10
Kilka lekcji z rosyjskiej rewolucji. Jak kuszący radykalny nihilizm prowadzi do ekstremizmu   Geifman   2021-03-22
Komisja Europejska ukrywa naukę o pszczołach   Ridley   2017-05-03
Malaria pachnąca cytryną    Zimmer   2015-04-07
Małpo ty moja   Koraszewski   2015-04-17
Metamorfozy    Júnior   2022-04-09
Minęło 40 lat od wydania „Samolubnego genu” – śmiała książka Richarda Dawkinsa ostała się próbie czasu   Ridley   2016-02-17
Niezwykły pasikonik szklany   Naskręcki   2014-05-27
Nowe badanie wskazuje na jednego oszusta   Coyne   2016-08-18
Nowy i dziwaczny rodzaj mimikry: nasiona rośliny naśladują kształt i zapach odchodów zwierzęcych, by ułatwić roznoszenie ich przez żuki gnojowe   Coyne   2015-10-20
O porażkach wolności i lęku przed nauką   Dennett   2016-05-20
O rzeczywistości rasy i odrazie do rasizmu    i Brian Boutwell   2017-09-04
Obniżenie poprzeczki dla tradycyjnej medycyny chińskiej dla ideologii i zysku     2017-12-29
Olbrzymie armie o niezliczonych umiejętnościach    Tonhasca Júnior   2024-02-08
Osobisty mikrobiom w cyfrach   Zimmer   2014-08-14
Ostrogony nie są naprawdę “żywymi skamieniałościami”    Coyne   2015-07-29
Palestyńska intersekcjonalność z nazistami   Frantzman   2017-07-08
Pochwała ignorancji, czyli wiem, że nie wiem   Cullen   2017-01-11
Przykre niespodzianki, czyli czerniak i siwizna   Łopatniuk   2015-08-01
Przypuszczalnie złamana kość    Coyne   2015-06-04
Rozum i Wiara IICzyli takie sobie rozmowy o religijnych „prawdach” i problemach z nimi związanych.   Ferus   2015-11-22
Ryba z biodrami   Mayer   2016-03-30
Siedem narzędzi myślenia   Dennett   2014-11-19
Skrzydlaci oszuści i straż obywatelska   Young   2014-01-02
Tako rzecze antyszczepionkowa “wojowniczka mama”, Brittney Kara: jeśli szczepionki są tak wspaniałe, to dlaczego nie wspomina ich Biblia?     2018-04-26
Twardy kwiat do zgryzienia    Tonhasca Júnior   2023-02-22
Wielkoskrzydłe   Naskręcki   2014-04-02
Wierzący nagradzani za życia   Coyne   2014-12-21
Wpaść w amok. Empiryczna analiza szaleńczych zabójstw pokazuje, że wyłaniają się dwa różne wzorce.   King   2023-06-03
Wątpliwi pomocnicy    Tonhasca Júnior   2023-04-08
Świetna ewolucyjna innowacjaktóra okazała się zgubna   Yong   2015-12-10
Dlaczego odmawiamy dostrzegania jaśniejszej strony, choć powinniśmy   Pinker   2018-04-17
Krew, znój, łzy i pot   Tonhasca Júnior   2023-01-19
Mądrość w pułapce autorytetu   Witkowski   2020-04-18
Po prostu nie mogę się doczekać, aby znów wyruszyć w trasę   Tonhasca Júnior   2022-10-27
Pochwała jednoznaczności   Witkowski   2019-10-29
Z perspektywy naszego kurnika   Witkowski   2020-01-16
A co to takie włochate?   Łopatniuk   2016-04-02
A genomy ciągle kurczą się…   Zimmer   2016-11-22
A teraz dobre wiadomości: Sprawy naprawdę idą w dobrym kierunku   Pinker   2015-11-24
A polać wielką wodą…   Cipiur   2019-05-18
A.N. Wilson znowu kopie Darwina, tym razem w “Times”   Coyne   2017-09-07
Adam i Ewa: dwoje, czy więcej niż dwoje przodków?   Coyne   2017-01-07
Afrykańscy naukowcy wzywają do polityki poparcia biologii syntetycznej i innych innowacji   Agaba   2021-12-02
Agroekologia zmienia biednych farmerów w biedniejszych   Muhumuza   2022-06-09
AI – asystent lekarza   Novella   2020-12-09
AI: gorąca randka z “Sydneyem ”   Gotefridi   2023-03-15
Akademicki skandal: troje badaczy umyślnie publikowało fałszywe artykuły o „badaniach żałości”, by pokazać fatalne standardy akademickie w naukach społecznych   Coyne   2018-10-12
Akcja afirmatywna w wieloetnicznym narodzie   Hyams   2020-07-17
Aktywacja telomerazy mogłaby prowadzić do leczenia samej starości   Ridley   2015-10-27
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Aktywność umysłowa nie zapobiega osłabieniu umysłowej sprawności   Novella   2018-12-15
Akupunktura jadu pszczelego: śmiercionośne znachorstwo, które może zabić     2018-04-23
Akupunktura kontra nauka, wersja lingwistyczna     2017-06-01
Akupunktura kwantowa   Novella   2019-04-23

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


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