یک تیم خفن تو تایوان تونستن یه راه جدید به گیاها یاد بدن تا دی‌اکسیدکربن بیشتری جذب کنن و همان رو بهتر مصرف کنن؛ این یعنی شاید راهی برای مقابله با تغییرات اقلیمی پیداشده! چطوری؟ بیایید با هم ریز بشیم توی ماجرا.
همه ما می‌دونیم گیاه‌ها برای رشدشون به دی‌اکسیدکربن نیاز دارن و این دی‌اکسیدکربن رو تو یه چرخه معروف به اسم چرخه کلوین یا “Calvin-Benson-Bassham cycle” جذب و تبدیل به مواد آلی می‌کنن. اما داستان این چرخه یه مشکل داره: آنزیم اصلیش، یعنی Rubisco (روبیسکو)، خیلی تنبله و کارش زیاد موثر نیست. به خاطر همین، مقدار کربنی که گیاه‌ها الان می‌تونن ذخیره کنن، واقعاً محدود شده.
اینجاست که دانشمندای تایوانی اومدن یه کار متفاوت انجام دادن. اونا یه چرخه متابولیکی جدید به اسم “malyl-CoA-glycerate cycle” یا مخففش همون چرخه McG به گیاه اضافه کردن. (چطوری؟ با وارد کردن چند تا ژن جدید – ژن یعنی دستورالعمل ساخت پروتئین یا به زبان خودمونی، کدهای کارخونه بدن گیاه.)
حالا چرا این چرخه جدید باحاله؟ اولاً برعکس چرخه کلوین که فقط یه جور کربن می‌گیره، این چرخه McG تو دو مرحله کربن جذب می‌کنه! یعنی به شکل موثرتر کربن رو قاپ می‌زنه. دوماً خروجی این چرخه یه مولکول دوکربنه‌ست که مستقیماً می‌شه ازش برای ساخت چربی (Lipid) بهره برد و این خودش یعنی گیاه می‌تونه چاق‌تر بشه و انرژی بیشتری ذخیره کنه.
نکته جالب اینه که این چرخه McG و چرخه کلوین با هم وصل شدن و می‌تونن خودشون رو بالانس کنن تا هیچ مولکولی زیادی نمونه یا کم نیاد. درواقع، این ترکیبی که ساختن با استفاده از ۸ واکنش مختلف انجام می‌شه و همه آنزیم‌هاش هم تو طبیعت هستن، فقط هیچ گیاهی پیدا نمی‌شه که همشونو با هم داشته باشه!
حالا اومدن این ژن‌ها رو روی یه گیاه مدل به اسم آرابیدوپسیس (Arabidopsis thaliana) امتحان کردن؛ این یه نوع علف کوچیکه که تو آزمایشگاه راحت بزرگ می‌شه و ازش حسابی برای تحقیقات گیاهی استفاده می‌کنن.
نتیجه چی شد؟ وقتی این ژن‌های چرخه McG رو به آرابیدوپسیس دادن، گیاه‌ها دو تا سه برابر سنگین‌تر و بزرگ‌تر از گیاهای معمولی رشد کردن! برگ‌هاشون بیشتر و بزرگ‌تر شد و حتی دونه‌هاش هم بیشتر شد.
یه نکته جذاب دیگه: پزشک‌ها با ردگیری رادیواکتیو – یعنی رد گذاشتن روی اتم‌ها تا ببینن کجاها رفتن – فهمیدن واقعاً کربن جذب‌شده داره همون جایی که می‌خوان می‌ره. همچنین با تصویربرداری، دیدن که سلول‌های گیاه پر شده از کیسه‌های چربی (مثلاً تری‌گلیسریدها که نوعی چربی انرژی‌زاست) و بعضاً تا صد برابر بیشتر از حد نرمال چربی ذخیره کردن!
نکته باحال اینجا بود که گیاها واسه این رشد و جذب بیشتر، آب بیشتری هم لازم نداشتن و این یعنی همزمان مقیاس‌پذیر و مقرون‌به‌صرفه‌ست (یعنی می‌تونیم تو شرایط مختلف هم این روش رو در نظر بگیریم).
ولی فعلاً دست نگه دار! این فقط تو آزمایشگاه و رو یه علف کوچیک جواب داده. معلوم نیست اگه بخوان همچین ژنی رو به یه درخت یا یه گیاه میوه‌ای مهم بدن، چی می‌شه. احتمالاً اضافه شدن زیاد چربی تو بعضی گیاه‌ها باعث مشکلاتی بشه یا گیاهای بزرگ اصلاً این تغییرات رو دوست نداشته باشن! از اون طرف، آزمایشگاه خاکش غنی و شرایطش ایده‌آله و معلوم نیست تو مزرعه واقعی هم اینقدر خوشگل جواب بده یا نه.
یه موضوع دیگه هم هست: اگه این لیپیدها بعد از مرگ گیاه اکسیده بشن (یعنی بسوزن و تجزیه شن)، ممکنه بخش زیادی از کربن ذخیره‌شده برگرده تو جو! اما اگر این گیاه‌ها به بیوفیول تبدیل شن – یعنی ازشون سوخت سبز درست کنن – اون وقت می‌تونیم این راهو به عنوان یه فناوری تجدیدپذیر استفاده کنیم.
در نهایت باید گفت این مطالعه الان یه جور “اثبات مفهوم” یا Proof of Concept (یعنی نشون دادن اینکه ایده کار می‌کنه) به حساب میاد. نه تنها یه چرخه متابولیکی قدیمی که میلیاردها سال تو گیاه‌ها کار می‌کرده رو دستکاری کردن، بلکه کاری کردن که نه‌تنها خراب نشه، بلکه گیاه رشد بیشتری هم بکنه!
این تحقیق جذاب تو ژورنال معتبر Science چاپ شده و شاید یه قدم اساسی تو مسیر افزایش ذخیره‌سازی کربن توسط گیاه‌ها باشه. خلاصه، حالا حالاها کار داره اما شاید یه روز به کمک همین ایده‌ها، بتونیم هم غذای بیشتری از زمین بگیریم هم هوای زمین رو سالم‌تر کنیم!
منبع: +
