Во время фотосинтеза только 1% световой энергии, поглощаемой растением, преобразуется в химическую энергию внутри растения. Биоинженеры предлагают радикально иной метод производства продуктов питания — «электросельское хозяйство». Фотосинтез они заменили электрохимической реакцией на солнечной энергии, которая преобразует CO₂ в ацетат. Эту органическую молекулу генетически модифицированные растения могут использовать в качестве источника питания. В будущем такие растения могут перестать зависеть от света. Исследователи подсчитали, что если бы все продукты питания в США производились с использованием «электросельского хозяйства», это сократило бы количество необходимой земли на 94%. Этот метод также можно было бы использовать для выращивания продуктов в космосе.

«Электросельское хозяйство» подразумевает переход от традиционного земледелия к фермам в многоэтажных зданиях. Энергия для таких ферм генерируется солнечными панелями, установленными на зданиях или в непосредственной близости. Эта энергия используется для проведения электрохимической реакции, в ходе которой углекислый газ и вода превращаются в ацетат — молекулу, которая является основным компонентом уксуса. Полученный ацетат служит питательной средой для растений, выращиваемых гидропонным способом. Такой подход также применяется для культивирования других организмов, например, грибов, дрожжей и водорослей, поскольку ацетат является естественным субстратом для их роста.

Команда повысила эффективность преобразования энергии в четыре раза по сравнению с фотосинтезом. Углеродный след, связанный с производством пищи, станет значительно меньше благодаря этому методу.

Чтобы создать генетически модифицированные растения, способные питаться ацетатом, ученые обратились к метаболическому пути, который используется прорастающими растениями для расщепления запасенных в семенах питательных веществ. Этот путь обычно деактивируется после того, как растение получает способность к фотосинтезу. Однако, повторно активировав его, можно обеспечить растению возможность использовать ацетат в качестве источника энергии и углерода.

Ученые проводят исследования на томатах и ​​салате, но в будущем планируют перейти к высококалорийным культурам — маниоке, батату и зерновым. Им уже удалось создать генетически модифицированные растения, способные использовать ацетат в качестве дополнительного источника энергии наряду с фотосинтезом. Конечная цель — разработать растения, полностью независимые от света, способные получать всю необходимую энергию исключительно из ацетата. Грибы, дрожжи и водоросли уже сегодня можно выращивать таким способом, говорят ученые.

Исследователи также планируют улучшить метод производства ацетата, чтобы сделать систему фиксации углерода эффективнее.

Источник: ХайТек+