دانشمندان روند طبیعی فتوسنتز را بهبود بخشیده اند، آن‌ها نه تنها گیاهان را به طور موثرتر رشد می‌دهند، بلکه این کار را در تاریکی نیز انجام می‌دهند. این روش می‌تواند کشاورزی را به مناطقی که نور کافی خورشید دریافت نمی‌کنند گسترش دهد و حتی به تغذیه کاوشگران فضایی آینده کمک کند.

همانطور که ممکن است از کلاس علوم دبستان به یاد بیاورید، فتوسنتز جایی است که گیاهان انرژی نور خورشید را جذب می‌کنند و از آن برای ایجاد غذای خود از دی اکسید کربن و آب استفاده می‌کنند. این فرآیند به گیاهان و در نتیجه، حیات روی زمین - برای میلیارد‌ها سال کمک کرده است، اما این بدان معنا نیست که کارایی خاصی دارد. در واقع، تنها حدود سه تا شش درصد از انرژی نور خورشید به گیاه ختم می‌شود.

دانشمندان مدت‌هاست که با فتوسنتز مصنوعی کار کرده‌اند، که در حال حاضر بسیار کارآمدتر از فرآیند طبیعی است. به اصطلاح برگ‌های مصنوعی را می‌توان به عنوان راهی سازگار با محیط زیست برای ساخت طیف وسیعی از محصولات، از جمله سوخت هیدروژن، گاز سنتز، متانول، جایگزین‌های پلاستیکی و حتی مولکول‌های دارو استفاده کرد.

در این مورد آزمایش شده، محصول به دست آمده استات، جزء اصلی سرکه بود. سپس این ماده به عنوان منبع کربن به گیاهان داده شد و اساساً فتوسنتز طبیعی را دور زد. تیم تحقیقاتی این روش را روی یک سری از گیاهان زراعی و میکروب‌های تولیدکننده غذا از جمله مخمر، جلبک سبز، میسلیوم قارچی، لوبیا چشم بلبلی، گوجه‌فرنگی، تنباکو، برنج، کلزا و نخود سبز آزمایش کردند.

استفاده از روش‌های فتوسنتز مصنوعی برای تولید غذا می‌تواند یک تغییر پارادایم برای نحوه تغذیه مردم باشد.

دانشمندان نشان دادند که همه موجودات می‌توانند در محیط استات در تاریکی کامل رشد کنند و در برخی موارد حتی کارآمدتر از نور خورشید هستند. به عنوان مثال، جلبک‌ها چهار برابر کارآمدتر رشد کردند، در حالی که تولید مخمر به طرز شگفت انگیزی ۱۸ برابر افزایش یافت.

مارکوس هارلند داناوی، نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: ما متوجه شدیم که طیف وسیعی از محصولات می‌توانند استاتی را که ما تهیه کرده‌ایم مصرف کنند و آن را در بلوک‌های ساختمانی مولکولی اصلی یک ارگانیسم برای رشد و شکوفایی بسازند.

با برخی اصلاحات و مهندسی که در حال حاضر روی آن کار می‌کنیم، ممکن است بتوانیم محصولاتی را با استات به عنوان یک منبع انرژی اضافی برای افزایش عملکرد محصول پرورش دهیم.

با جدا کردن کشاورزی از نیاز به نور مستقیم خورشید، این تکنیک می‌تواند مواد غذایی را در مناطقی با شرایط ایده‌آل کمتر و با استفاده از زمین کمتر رشد دهد. محصولات را می‌توان در شهرها، و حتی در فضا یا در سیارات دیگر کشت کرد، زاویه‌ای که باعث شد پروژه در فاز اول چالش غذای فضایی عمیق ناسا برنده شود.

رابرت جینکرسون، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: استفاده از روش‌های فتوسنتز مصنوعی برای تولید غذا می‌تواند یک تغییر پارادایم برای نحوه تغذیه مردم باشد.
با افزایش کارایی تولید مواد غذایی، زمین کمتری مورد نیاز است و تأثیر کشاورزی بر محیط زیست کاهش می‌یابد؛ و برای کشاورزی در محیط‌های غیر سنتی، مانند فضای بیرونی، افزایش بهره وری انرژی می‌تواند به تغذیه خدمه بیشتر با ورودی کمتر کمک کند.

این تحقیق در مجله Nature Food منتشر شده است.

منبع: سایت نیواطلس منتشره از دانشگاه کالیفرنیا ریورساید