Un studiu israelian asupra fotosintezei poate deschide noi drumuri de inovare în domeniul agriculturii prin obtinerea unor culturi mai eficiente si mai rezistente la conditiile de mediu.
Fotosinteza este un proces biochimic prin care plantele, algele si unele bacterii pot transforma lumina în energie chimica sub forma glucozei, un tip de zaharuri ce este folosit pentru a le activa metabolismul.
Un produs secundar extrem de important al acestui proces este oxigenul care este eliberat de plante. Între 50% si 80% din oxigenul Pamântului este rezultatul fotosintezei. De asemenea, acest proces duce la absorbtia dioxidului de carbon din atmosfera, aflându-se la baza lantului trofic al planetei.
Cercetatori de la Institutul Weizmann din Rehovot (Israel), condusi de dr. Reinat Nevo sub coordonarea profesorului Ziv Reich, au descoperit ca fotosinteza se adapteaza la diferite niveluri ale luminii solare prin reorganizarea structurii membranelor cloroplastelor.
Procesul fotosintezei se produce în cloroplaste – organite din celulele plantelor care au membrane specializate. Aceste membrane sunt cruciale pentru facilitarea fluxului de electroni între proteine, un aspect cheie al transformarii radiatiei solare în energie chimica utilizabila de catre plante.
Pâna recent, oamenii de stiinta presupuneau ca structura spatiala a acestor membrane re-prezinta o problema pentru fotosinteza prin faptul ca obliga electronii sa calatoreasca pe distante mai lungi între proteine, încetinind astfel întregul proces.
Însa, echipa de cercetatori condusa de Reinat Nevo a descoperit ca aceste membrane nu sunt statice, dar îsi modifica organizarea în functie de cantitatea de lumina disponibila.
Realiniere la intensitatea luminii
Similar modului în care pupilele umane se dilata sau se contracta ca raspuns la expunerea la lumina, membranele cloroplastelor îsi modifica alinierea când trec de la întuneric la lumina. Studiul a descoperit si ca pe masura ce plantele trec de la întuneric la lumina, membranele cloroplastelor se ajusteaza, aducând proteinele mai aproape unele de altele si scurtând distanta pe care electronii trebuie sa o parcurga, transmite TPS/ Agerpres.
Aceasta realiniere ajuta procesul de fotosinteza sa se produca mai eficient la intensitati diferite ale luminii. Abilitatea membranei cloroplastelor de a se reorganiza asigura optimizarea utilizarii energiei de catre plante, indiferent de fluctuatiile de intensitate a luminii solare.
În cadrul studiului, echipa de cercetatori israelieni a folosit tehnologie de ultima ora, cum ar fi microscopia electronica cu crio-scanare si microscopia electronica cu transmisie pentru a observa membranele cloroplastelor atât în conditii de lumina cât si de întuneric. Contrar ipotezelor anterioare, studiul a dezvaluit ca, în timp ce proteinele nu-si schimba pozitia, aranjamentul spatial al membranelor se schimba. Modificarea alinierii membranelor are un rol important în reglarea distantei dintre proteine, facilitând un proces de fotosinteza mai rapid si mai eficient.
Un motiv al acestei ajustari dinamice este protejarea plantei. În conditii de lumina putina sau pe timpul noptii, fotosinteza este minima. În aceste situatii membranele se distanteaza, izolând proteinele si împiedicându-le sa devina hiperstimulate de lumina slaba.
„Manipularea” structurii cloroplastelor
Pornind de la aceasta descoperire, echipa de cercetatori a realizat un experiment folosind plante modificate genetic. Într-un grup de plante, membranele cloroplastelor au fost blocate în pozitia de lumina puternica, mentinând proteinele apropiate chiar si în întuneric. În celalalt grup, membranele au ramas continuu în modul de întuneric, cu proteinele distantate.
Rezultatele au fost clare: plantele cu membranele cloroplastelor blocate în modul de lumina au crescut mai mult si au produs mai multa fotosinteza, prin comparatie cu cele blocate în pozitia pentru întuneric.
Aceste rezultate sugereaza un viitor promitator pentru culturile modificate genetic în sensul optimizarii fotosintezei. Prin manipularea structurii spatiale a membranei cloroplastelor, plantele ar putea creste mai eficient si în conditii de lumina mai slaba sau de lumina artificiala.
Modificarea genetica a plantelor pentru a optimiza fotosinteza poate duce la recolte mai bogate, în special în regiunile cu un nivel inconsistent al luminii solare, cu soluri sarace în nutrienti sau cu clima problematica.
De asemenea, deschide noi posibilitati pentru cultivarea în interior sau pe verticala în zonele urbane, reducând în acelasi timp necesarul de energie pentru cultivarea în mediu controlat, asa cum sunt serele.
NICUSOR DINCA
Comentarii