Akıllı tasarımlar, evrimin çoğunlukla başarısız olduğu yerlerde zafer kazandı. Biyologlar, fotosentezdeki kusurlar telafi ederek tütün biyokütlesini yaklaşık yüzde 40 arttırdılar.
Ekip, aynı değişiklikleri börülce ve soya fasulyesi ile başlayarak, gıda mahsullerine de dahil etmeye çalışıyor. Urbana’daki Illinois Üniversitesi’nden ekip üyesi Amanda Cavanagh, “Finans kuruluşları, bu teknolojiyi dünyanın en yoksul kısımlarının eline geçmesi için çok hevesli” diyor.
Yaşamın anahtar bileşenleri, karbon atomlarının zincirlerinden yapılan moleküllerdir. Bitkiler bu zincirleri havadaki karbon dioksit moleküllerinden alınan karbon atomlarından birleştirir.
Fakat CO2 tutma ve onu bir karbon zincirine ekleyen enzim, yanlışlıkla bir oksijen molekülünü tutmaya başlar. Bu temel kusur, evrimin en büyük hatalarından biri olarak tanımlanmıştır.
Adil olmak gerekirse, fotosentez ilk kez geliştiği zaman büyük bir sorun değildi, çünkü etrafta çok az oksijen vardı. Ancak oksijen seviyeleri yükselirken ve CO2 seviyeleri aeonların üzerinde azalırken, bitkiler için büyük bir problem haline geldi. Kazara oksijenin kapma olarak adlandırılan “fotorespirasyon” o kadar sık olur hale geldi ki, bu durum fotosentezin etkinliğini yüzde 50’ye kadar azaltabilir.
Bir kaç bitki bir çözüm geliştirdi: Yanlışlıkla kapılma oksijen olasılığını azaltmak için içlerinde CO2 yoğunlaştırıyorlar. Ancak, hemen hemen bütün sebzeler ve meyveler ve buğday, pirinç ve soya fasulyesi gibi önemli mahsuller dahil, yediğimiz bitkilerin çoğu bunu yapamaz. Biyologlar yıllardır bu konu üzerinde bir düzeltme bulmaya çalışıyorlar.
Kusurları ortadan kaldıracak 3 yeni tasarım yapıldı
Bu çalışmaya dayanarak Cavanagh ve arkadaşları, fotorespirasyonun toksik yan ürünleri ile başa çıkmak için üç alternatif yol tasarladılar. “Yapmaya çalıştığımız şey tüm süreci yeniden yönlendirmek oldu” diyor.
Genetik olarak bu yolları tütün bitkisi üzerinde denediler, çünkü seçilmeleri kolay bir bitki ve kısa bir yaşam döngüsüne sahipler. İki mevsim boyunca yapılan saha testlerinde, en iyi performans gösteren bitkilerin biyokütlesi yüzde 40’tan daha fazla arttı.
2016’da, başka bir ekip, bitkilerin değişen ışık seviyelerinde başa çıkma yeteneklerini geliştirerek tütün biyokütlesini yaklaşık yüzde 15 artırmıştı. Cavanagh yaptığı açıklamada, geçmişteki bu çalışma ile kendi çalışmalarını birleştirebilirlerse, yüksek oranda artış elde etmeyi umduklarını söyledi.
Fotosentezi yeniden yönlendirmek riskli mi?
Ancak fotosentezde temel iyileştirmeler yapmanın bazı riskleri olabilir. Örneğin bir bitkinin, fotosentez anlamında diğerine göre daha avantajlı olması, diğer bitkinin soyunun tükenmesine yol açabilir.
Ancak Cornell Üniversitesi’nden bitki genetikçisi Maureen Hanson, bu özellik çiftliklerin ötesine yayılsa bile, ciddi sorunlara yol açma ihtimalinin düşük olduğunu söylüyor, diyor
“Yabancı bir türün gelişmiş bir şekilde büyümesinin, ekolojiyi, geleneksel tarımın çevresel etkileri nedeniyle halihazırda rahatsız ettiğimiz kadar rahatsız etmesi muhtemel değildir” diyor.
Ve yabani bitki büyümesinde, esasen, Almanya’nın Düsseldorf kentinde bulunan Biyokimya Enstitüsü Bitki Andreas Andreas’a göre, fotosentetik kapasiteyle değil, su, azot ve fosfor mevcudiyeti sınırlıdır. “Özelliğin doğal bitki örtüsüne seçici bir avantaj sağlayacağını sanmıyorum.”
Risklerin de faydalara karşı tartılması gerekir. Ekinleri iyileştirme çabalarının çoğu yalnızca küçük verim artışı sağlar. Dünyanın büyüyen nüfusunu beslemek ve biyoenerji yoluyla sera emisyonlarını azaltmak ve hala güvendiğimiz vahşi yaşam için yer bırakmak için büyük desteklere ihtiyaç duyuluyor.
Fotosentezdeki en çok göze çarpan kusurlar giderilse bile, bitkiler güneş enerjisini yakalamada güneş panellerinden çok daha az verimli olacaktır. Bu yüzden birçok araştırmacı yapay fotosentez formları geliştirmeye çalışıyor.