Nowe spojrzenie na fotosyntezę Zwiększający się apetyt roślin na światło słoneczne jest wyłącznie jednym z elementów tego wyjątkowego badania. Energia © Photographee.eu, Shutterstock Rośliny są coraz częściej przedmiotem zainteresowania przemysłu ze względu na mnogość zastosowań – od możliwości ich wykorzystania w roli biopaliw, aż po wytwarzanie cennych substancji chemicznych na dużą skalę, w tym suplementów diety oraz leków. Podstawę tych procesów stanowi potrzeba sprawniejszego przetwarzania energii słonecznej na biomasę, czyli zagadnienie, na którym koncentrował się zespół finansowanego przez Unię Europejską projektu SE2B. Rośliny często zmniejszają efektywność tego procesu – pomimo tego, że w przeważającej liczbie przypadków rosną w taki sposób, by pochłaniać największe możliwe ilości światła słonecznego, występowanie nadmiaru energii może być szkodliwe na poziomie metabolicznym. Nadmiar energii „Rośliny są wyposażone w pewien rodzaj regulatora, który mogą włączać w celu wyzbycia się nadmiaru energii w sytuacji, gdy są narażone na działanie zbyt dużej ilości światła”, wyjaśnia Claudia Büchel, koordynatorka projektu SE2B. „To prosta fizyka – dostają tyle światła, ile do nich dociera. Może być go zbyt mało lub zbyt dużo”. Dla zapewnienia prawidłowego rozwoju, rośliny organizują swoje szlaki metaboliczne na podstawie średniej ilości światła, którą spodziewają się zebrać. Określenie białek odpowiedzialnych za kontrolowanie tego procesu i zrozumienie zasady ich działania może pozwolić nam na wprowadzenie zmian, które pozwolą roślinom na pochłanianie różnych ilości światła. „Jeśli będziemy w stanie obejść to ograniczenie, będziemy mogli zapewnić większą tolerancję roślin i zwiększyć efektywność ich hodowli”, wyjaśnia Büchel. Na przykład większość mikroglonów jest hodowana w dużych zbiornikach, jednak taka metoda hodowli wiąże się z pewnymi trudnościami z równomiernym naświetlaniem. W rezultacie płyn, w którym zawieszone są glony musi być nieustannie mieszany, co znacząco podnosi koszty operacji. Zmiany w glonach pozwalające im na realizację procesu fotosyntezy w szerszym zakresie natężenia światła może pozwolić na zmniejszenie tych kosztów. Poszukiwanie podobieństw Büchel, która na co dzień jest pracownicą naukową Uniwersytetu Goethego w niemieckim Frankfurcie, kierowała konsorcjum 11 organizacji, w tym grup badawczych oraz przedsiębiorstw zajmujących się badaniami ukierunkowanymi na lepsze zrozumienie biologicznego procesu fotosyntezy. Prace obejmowały trzy poziomy złożoności, począwszy od analizy struktury białek w organellach zajmujących się gromadzeniem światła, aż po pomiar fenotypów roślin. Badacze skupili się na podobieństwach i różnicach organizmów roślinnych najczęściej wykorzystywanych w badaniach biotechnologicznych oraz w rolnictwie, w tym na sinicach, zielenicach, okrzemkach i roślinach wyższych. Kolejne kluczowe pytanie dotyczyło poprawy skuteczności i efektywności transferu energii z białek gromadzących światło na potrzeby procesów metabolicznych. „Jako biolożka uważam, że niezwykle fascynujące jest obserwowanie, jak zróżnicowane organizmy stojące przed tymi samymi problemami radzą sobie niezależnie z ewolucją stosownych mechanizmów równoważących”, dodaje Büchel. „Zawsze można odkryć coś nowego”. Publikacje i artykuły Według Büchel rezultatem przeprowadzonych badań jest: „Nowa wiedza na temat niektórych metod usprawniania roślin, które wymagają jednak dalszych badań”. Wszystko wskazuje jednak na to, że znajdą one zastosowanie w przemyśle biotechnologicznym, gdzie glony są wykorzystywane do celów produkcji wartościowych substancji chemicznych. Niektóre urządzenia opracowane lub udoskonalone w toku czteroletnich badań zostały już wprowadzone na rynek – dotyczy to między innymi urządzeń do automatycznego fenotypowania roślin oraz mikroskopów świetlnych o wysokiej rozdzielczości. Kolejne produkty trafią na rynki już wkrótce. Przeprowadzenie prac badawczych było możliwe dzięki wsparciu udzielonemu w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie”. Według Büchel środki te stanowiły nieocenioną pomoc – badaczka zauważa, że dzięki wsparciu z grantu naukowcy otrzymali możliwość rozwoju swoich sieci kontaktów zawodowych, dzięki czemu wielu z nich znalazło nowe stanowiska pracy w przemyśle oraz w środowisku akademickim. Zespół projektu nieustannie publikuje wyniki badań – kompletna lista publikacji jest dostępna na stronie internetowej projektu. Słowa kluczowe SE2B, słoneczna, energia, biomasa, fotosynteza, Frankfurt, sprawność, transfer, sinice, glony, okrzemki, rośliny
