لقد اكتشف العلماء كيفية تكيف النباتات مع التغير المناخي السريع وزيادة المحاصيل، بحيث
لقد طوروا طريقة حسابية لذلكسمح للعلماء بتحديد الإنزيمات المرشحة الواعدة لتحسين عملية التمثيل الضوئي للنبات. ويمكن إدخالها في المحاصيل الزراعية الحديثة، وفي نهاية المطاف، زيادة الإنتاجية.
واستندت الطريقة الجديدة على تاريخ التطور.تنبأ الباحثون بحالة جينات كربوكسيلاز ثنائي فوسفات الريبولوز (RuBisCO) قبل 20 إلى 30 مليون سنة، عندما كانت مستويات ثاني أكسيد الكربون على الأرض أعلى مما هي عليه اليوم. ثم تم تكييف إنزيمات RuBisCO في النباتات إلى هذه المستويات القصوى.
كربوكسيلاز ثنائي فوسفات الريبولوز هو إنزيمتحفيز إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الريبولوز -1،5-ثنائي الفوسفات في المرحلة الأولى من دورة كالفين ، وكذلك تفاعل أكسدة الريبولوز ثنائي الفوسفات في المرحلة الأولى من عملية التنفس الضوئي.
في الواقع، لقد "أعاد" العلماء إنزيمًا قديمًا،لتحسينه لإدراجه في المحاصيل الزراعية. سيساعدهم ذلك على التكيف مع الظروف المناخية الحارة والجافة في المستقبل حيث يزيد النشاط البشري من تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يحبس الحرارة في الغلاف الجوي للأرض.
النسخة الحديثة من RuBisCO "تسحب" الكربونمن ثاني أكسيد الكربون لإنتاج السكريات، لكنه يفعل ذلك ببطء شديد. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يحفز أحيانًا التفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء وينتج منتجًا ثانويًا سامًا، ويهدر الطاقة ويجعل عملية التمثيل الضوئي غير فعالة.
الآن قام العلماء بإعادة بناء سلالة روبيسكو،باستخدام نباتات الباذنجانية. يوضح مؤلفو الدراسة: "من خلال الحصول على تسلسلات [وراثية] متعددة من الروبيسكو في النباتات الموجودة، يمكن بناء شجرة النشوء والتطور لتوضيح أي من الروبيسكو كان موجودًا على الأرجح قبل 20 إلى 30 مليون سنة".
توقع إنزيمات RuBisCO القديمةعلى أساس النباتات الباذنجانية الحديثة، أظهرت آفاقا حقيقية من حيث زيادة الكفاءة. في المستقبل، سيحاول العلماء استبدال جينات إنزيم RuBisCO الموجود في التبغ (نبات نموذجي) بتسلسلات وراثية باستخدام تقنية كريسبر. وسوف يقومون بعد ذلك بقياس مدى تأثير ذلك على إنتاج الكتلة الحيوية.
قراءة المزيد:
عالم فيزيائي بيلاروسي يعمل على الإنترنت الكمومي: هذه هي الخطوة الأولى نحو النقل الآني
انهار أحد أكبر الجروف الجليدية بسبب تدفق المياه
هل النموذج القياسي للفيزياء لم يعد مناسبًا؟ الشيء الرئيسي حول العمل الجديد للعلماء في المصادم