Kézi hangolás: a fotoszintézis gyenge láncszeme
A növények eddig is lenyűgözően működtek a légköri CO₂ megkötésében, de a rendszer szíve, a RUBISCO nevű enzim, igencsak lassú munkásnak számít. Nem elhanyagolható tényező, hogy ennek hatékonysága jelenleg gátat szab a növények növekedési ütemének. A Tajvanon dolgozó kutatócsoport ezért újat próbált: laborban, több különböző fajból származó enzimek összekapcsolásával egy korábban sosem létezett biokémiai kört, az úgynevezett McG-ciklust (malil-CoA-glicerát ciklus) alkották meg. Ez a mesterséges kör sokkal hatékonyabbá teszi a növényt a szén beépítésében.
Az új ciklus: zsírosabb növények, gyorsabb szénkötés
A klasszikus Calvin-ciklusban a CO₂ beépítése egy ötszénatomos cukor kettévágásával történik, amiből két háromszénatomos molekula keletkezik. Viszont a növényi anyagcsere számos folyamata – például a zsírok és membránok előállítása – inkább kétszénatomos építőköveket igényel. A régi módszer szerint ezért a növényeknek vissza kell oxidálniuk egy szénatomot CO₂-vé, hogy ezt elérjék.
Ezzel szemben az új McG-ciklus egyből kétszénatomos molekulát állít elő, ráadásul két különböző lépésben is beépít szénatomokat, így összességében több szénnel gazdagítja a növényt, mint a Calvin-ciklus. Az McG-ciklus utolsó lépése az, hogy közös pontja van a Calvin-ciklussal, így a kettő együttműködik, és kiegyensúlyozza egymás anyagcsere-folyamatait.
Laborban: mutáns növények kétszer-háromszor nagyobb terméssel
Az új biokémiai ciklus kipróbálásához Arabidopsist (“gyom”, angolul Arabidopsis) választottak, amely igazi sztár a laboratóriumi növénykutatásban. A McG-ciklus összes génjét beültetve a növények tömege kétszer-háromszor nagyobb lett, mint a kontrollnövényeké. Több, nagyobb levelet és jelentősen több magot hoztak ugyanannyi idő alatt, ráadásul mindezt a vízfelhasználás növelése nélkül. Radioaktívan jelölt szén segítségével azt is igazolták, hogy a kétszénatomos molekulák – például az acetil-CoA – nagy mennyiségben jelentek meg a várt helyeken. Egyes növények sejtjeiben akkora mennyiségben halmozódtak fel a zsírsavak, hogy azok külön „zsírzsebeket” formáltak. A trigliceridszint akár százszorosára is nőhetett.
Kérdőjelek és klímabarát lehetőségek
Ebből kifolyólag kijelenthető, hogy a McG-ciklus laborban igen hatékonynak tűnik, de bőven akadnak nyitott kérdések. Nem tudni például, hogy nagyobb, vagy élelmiszernövényeknél, illetve a szabad földeken is ilyen jól működik-e majd az eljárás. Az sem világos, hogy a növény által elnyelt többletszén valóban hosszú távon megmarad-e a biomasszában, vagy a növény elhalása után gyorsan visszajut a légkörbe. Másrészt, a növényi vagy algazsírok módosítása a bioüzemanyagok fejlesztésének egyik kulcsa lehet – ha itt sikerül áttörést elérni, az valódi klímafordulatot hozhat.
Végül: elképesztő, hogy már ott tartunk, hogy milliárd éve működő alapvető növényi folyamatokat írunk át úgy, hogy a végeredmény egy stabil, gyorsabban növekvő élőlény és nem egy használhatatlan mutányszörny.
