Dhruv Patel używa narzędzi do edytowania genów, by badać fotosyntezę, proces, jaki po raz pierwszy zauważył na parkingu motelu w Los Angeles, który prowadziła jego rodzina.
Patel obserwował biologię roślin w akcji, kiedy jego babcia i matka uzyskiwały obfite plony warzyw sprowadzonych z ich odległej wsi w Indiach. Zdumiewała go, jak to określa, “absurdalna” ilość żywności, która rosła skrawkach ziemi koło zaparkowanych samochodów. Teraz jako badacz Rockey FFAR i doktorant w laboratorium Niyogi na University of California, Berkeley, Patel bada, jak rośliny radzą sobie z nadmiarem światła, by optymalizować fotosyntezę.
Fotosynteza, proces dzięki któremu rośliny, glony i mikroorganizmy zamieniają energię słoneczną w energię chemiczną, jest podstawą podaży naszej żywności i życia takiego, jakie znamy. Wbrew temu, w co może wierzyć większość entuzjastów roślin doniczkowych, więcej światła nie zawsze roślinie sprzyja. W rzeczywistości, większość roślin uprawnych cierpi z powodu nadmiaru światła słonecznego, które potrafi uszkodzić komórki i składające się na nie białka. Zrozumienie, jak rośliny i glony rozpraszają nadmiar światła słonecznego może pozwolić na znaczne wzmocnienie wydajności roślin.
“Fotosynteza jest jedną z ostatnich granic w hodowaniu lepszych roślin” – powiedział Patel.
“Wiemy, że rośliny działają ostrożnie – mówi. – Bardzo szybko włączają [ochronę przed nadmiarem światła], ale bardzo powoli ją wyłączają. Odrzucają energię, którą mogłyby zużyć, na rośnięcie”. [Genetycy od dawna poszukują sposobu, aby skłonić rośliny do szybszego reagowania, kiedy światło przestaje być nazbyt intensywne. Pisaliśmy o tym tutaj – M.K.]
Nowoczesne techniki dały ulepszenia wielu innych cech roślin, ale badania nad fotosyntezą były dziwnie zapóźnione. Patel stosuje CRISPR/Cas i inne molekularne techniki, by stworzyć rośliny, które mogą skuteczniej rozpraszać światło, by wzmocnić ich wydajność. Jego badania przyczyniają się do lepszego rozumienia procesu fotosyntezy i mogą pozwolić na stworzenie ryżu i innych podstawowych roślin uprawnych o wydajniejszej fotosyntezie.
Patel widzi olbrzymi potencjał w używaniu nowoczesnych technik molekularnych, włącznie z edytowaniem genów, by podnieść plony przez lepsze wykorzystanie fotosyntezy w warunkach zmiany klimatycznej. „Możemy optymalizować rośliny, by produkowały więcej żywności na danym obszarze, monitorując jednocześnie wkład, by rolnictwo było zrównoważone” – powiedział. Badanie Patela przez poprawienie wydajności fotosyntezy może podnieść plony i pomóc rolnictwu w przystosowaniu się do zmian klimatycznych.
Obserwowanie wysiłków swojej rodziny, żeby przystosować się do nowego życia w Stanach Zjednoczonych przy równoczesnym zachowaniu związku z tradycją, wywarło trwałe wrażenie na Patelu, który przenosi te obserwacje do biotechnologii. Ma nadzieję na wniesienie tego wielokulturowego budowania mostów do własnych badań naukowych.
Potencjalne zastosowania jego pracy są olbrzymie, ale Patel mówi również o uczuciach, jakie daje pasja naukowa, jako głównej motywacji swojej pracy:
“Zdobycie wiedzy o czymś i świadomość, że przez pewien czas jesteś jedyną osobą na świecie, która to wie, jest podniecające, niezależnie od tego, jak mała sprawa może to być. Lubię wiedzieć, że odkryłem coś i mogę tym podzielić się ze światem”.
Kiedy porusza się po laboratorium, Patel pamięta o głosach i potrzebach ludzi takich jak jego matka z jej mini ogródkiem przy parkingu lub jego dziadkowie – wieśniacy z prowincji Gudźarat w Indiach. “Kiedy myślę o rolnictwie, myślę o możliwościach, które już są olbrzymie i będą coraz większe” – mówi Patel. Ostrzega jednak, że mimo na pozór nieskończonych możliwości, prawdziwe znaczenie nowych technologii przychodzi dopiero kiedy jest równy dostęp dla wszystkich.
“Wszędzie, gdzie wiedza jest ograniczona do wybranych, nie działa na pożytek wszystkich”.
Patela ekscytuje przynależność do społeczności pracującej na rzecz rozszerzania granic ludzkiej wiedzy i innowacji. „Częściowo powodem, dla którego jestem dumny z nauki, jaką uprawiam, jest próba widzenia jej ze wszystkich stron” – powiedział. A to motywuje technologów i popularyzatorów nauki do śledzenia jego naukowych odkryć ze zrozumieniem, kto może z czasem najwięcej na nich skorzystać.
Dhruv Patel is daring plants to take a risk
Alliance for Science, 13 stycznia 2022
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
Nicholas Karavolias
Publicysta Alliance for Science. Doktor biologii, specjalizuje się w genetycznym doskonaleniu roślin ryżu.
