Nach Angaben für Januar 2022 beträgt die Erdbevölkerung 7,92 Milliarden Menschen. Diese Zahl wächst ständig und Prognosen besagen, dass bis 2050 mehr als 9 Milliarden Menschen auf unserem Planeten leben werden. Wenn Sie neue Städte bauen und künstliche Inseln bauen, wird es viel Platz für Menschen geben, aber mit Lebensmitteln ist die Sache viel komplizierter. Tatsache ist, dass sich das Klima auf der Erde schnell ändert und die Kohlendioxidkonzentration zunimmt, wodurch viele lebensnotwendige Pflanzen möglicherweise nicht mehr wachsen. Wissenschaftler suchen ständig nach Möglichkeiten, die Anpassung von Pflanzen an den Klimawandel zu verbessern, aber sie haben noch keine besonders ernsthaften Ergebnisse erzielt. Kürzlich haben amerikanische Forscher jedoch ein Enzym in moderne Pflanzen transplantiert, das prähistorischen Kulturen half, in Luft mit erhöhten Kohlendioxidwerten zu überleben. Vielleicht kann dieser Ansatz die Menschen der Zukunft vor Hunger bewahren.
Gentechnik kann die Menschheit vor dem Hunger retten
Warum brauchen Pflanzen das Rubisco-Enzym?
Das Enzym, das alten Pflanzen half, hohe Kohlendioxidkonzentrationen zu überleben, heißt Rubisco. Dieser Proteinkomplex wird von Pflanzen benötigt, um durch Bindung von atmosphärischem Kohlendioxid Energie aus Sonnenlicht zu gewinnen (Photosynthese zu betreiben). Es wird angenommen, dass dieses Enzym vor 20 bis 30 Millionen Jahren Pflanzen beim Überleben half, als die CO2-Konzentration in der Luft 500 bis 800 ppm betrug. Die antike Version unterscheidet sich vom Rubisco in modernen Pflanzen dadurch, dass sie Kohlendioxid nicht von Sauerstoff unterscheiden kann – in der Antike war diese Funktion nicht erforderlich, da in der Luft wenig Sauerstoff vorhanden war.
Die Erde hatte in der Antike sehr wenig Sauerstoff
Im Laufe der Zeit nahm die Sauerstoffkonzentration in der Luft zu. Es wurde festgestellt, dass das Rubisco-Enzym auch Sauerstoffmoleküle binden kann. Pflanzen begannen zusätzlich Sauerstoff aufzunehmen und Kohlendioxid zu produzieren, was die Effizienz der Photosynthese verringerte. Damit Pflanzen ihre Fähigkeit zur Photosynthese wiederherstellen können, hat die Evolution die Empfindlichkeit von Rubisco gegenüber Kohlendioxid erhöht. Im Laufe von 20-30 Millionen Jahren sank jedoch der CO2-Gehalt in der Luft, und die Spezifität von Rubisco für dieses Gas nahm wieder ab.
Das Pflanzenleben hängt weitgehend von der Photosynthese ab
Heute steigen die Kohlendioxidwerte in der Luft wieder an. Bis in die 1950er Jahre blieb seine Konzentration bei 300 Teilen pro Million. Aber dann, nach dem Aufkommen von Autos und Fabriken mit Verbrennungsmotor, stieg die CO2-Konzentration in der Luft auf 420 Teile pro Million. Pflanzen werden zu lange brauchen, um sich an neue klimatische Bedingungen anzupassen, daher haben Wissenschaftler der Cornell University (USA) beschlossen, sie unabhängig mit Rubisco mit erhöhter Empfindlichkeit gegenüber Kohlendioxid auszustatten.
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Wie wird die Gentechnik die Menschen vor dem Hunger retten?
Dazu analysierten die Forscher die Struktur von Rubisco in Kartoffeln, Tomaten, Auberginen, Tabak und anderen Pflanzen. Die Studie half herauszufinden, welche Eigenschaften das Enzym hatte, das Pflanzen vor Millionen von Jahren hatten. Sie isolierten 98 Strukturen, die zur Herstellung des “alten” Rubisco-Enzyms verwendet werden könnten. Anscheinend wurde es bereits entwickelt, und Wissenschaftler wollen es durch die CRISPR-Geneditierungstechnologie in Tabak einführen. Laut der Autorin der wissenschaftlichen Arbeit Maureen Hanson (Maureen Hanson) hoffen sie aufrichtig, dass die Änderungen zu einer großen Ernte beitragen werden.
Rubisco-Modell
Wenn das Experiment gut verläuft, wollen Wissenschaftler die Technologie an Tomaten, Kartoffeln, Sojabohnen und Reis testen. Diese Nutzpflanzen gelten als wichtig für die menschliche Ernährung, weshalb ihnen erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt wird. Wenn sich die Technologie als wirksam erweist, werden die Forscher vielleicht damit beginnen, sie auf andere Pflanzen anzuwenden. Wissenschaftler prognostizieren beispielsweise bereits, dass der Klimawandel in Zukunft zu Gerstenknappheit führen könnte. In diesem Fall sind die Bierkosten je nach Region um bis zu 300 % gestiegen. In diesem Material können Sie mehr über den bevorstehenden Mangel an Schaumgetränken lesen.
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Es ist erwähnenswert, dass die Menschheit bereits am Rande einer Brotknappheit steht. Es wird angenommen, dass diese Situation für reiche Länder zu einer Krise werden kann, aber vor allem die Bewohner armer Länder werden Pech haben – dort kann eine echte Hungersnot beginnen.