Bilim kurgu hikayelerinde, Mars'taki yeraltı şehirlerinde, içi boş asteroitlerde ve güneşten uzakta serbest yüzen uzay istasyonlarında yaşayan gelecekteki insanları hayal ediliyor. Ancak insanlar bu zorlu ve yabancı ortamlardan herhangi birinde hayatta kalacaklarsa, sınırlı kaynakları kullanarak yiyecek yetiştirme yollarına ihtiyaç duyacaklar.
Bazı bilim adamları, fotosentezin olmadığı karanlık bir ortamda bitki yetiştirerek daha verimli gıda üretmenin mümkün olup olmadığını merak ediyorlar.
Bu fikir Mars'taki şehirler kadar bilim kurgu gibi gelse de, bir grup araştırma ekibi, Nature Food'da yayınlanan bir çalışma ile bu fikri gerçekleştirmeye yönelik ilk adımı attı. Araştırmalar güneş enerjisi kullanılarak üretilen asetat adı verilen karbon bazlı bir bileşikle karanlık ortamda bitki yetiştirmenin mümkün olduğunu gösteriyor. Bilim adamları, bir tür “yapay fotosentez” olan bu yöntemin, geleneksel tarıma göre daha az fiziksel alan ve enerji kullanarak gıda üretmenin yeni yollarının kilidini açabileceğini umuyorlar.
Diğer uzmanlar, bitki biyolojisini bu kadar radikal bir şekilde yeniden tasarlamanın mümkün olacağına kuşku ile yaklaşsalar da, araştırmacıların icat ettiği teknoloji ve ekibin gıda üretimini nasıl daha verimli hale getirebileceğine dair ezber bozan fikirlerinden de heyecan duyuyorlar.
Delaware Üniversitesi'nde kimya ve biyo-moleküler mühendisliği profesörü olan çalışma yazarı Feng Jiao, “Bitkileri daha verimli yetiştirmenin yollarını bulmalıyız. Hangi [çözüm] en iyisidir? Bence bilimin güzelliği, tüm olasılıkları keşfetmemizdir.” diyor.
Doğadan Daha Verimli?
Deniz tabanındaki çatlaklardan köpüren hidrojen sülfürün kimyasal enerjisiyle sürdürülen derin deniz kaplıcaları gibi birkaç aşırı ortam dışında, Dünya'daki tüm yaşam güneş tarafından besleniyor. Kaplanlar ve köpekbalıkları gibi üst yırtıcılar bile bitkilere ve okyanuslardaki minik yeşil alglere kadar uzanan karmaşık besin ağlarının bir parçasıdır. Bu sözde birincil üreticiler, güneş ışığıyla desteklenen biyokimyasal bir süreç olan fotosentez yoluyla; karbondioksitten organik karbon üretme yeteneğine sahiptir.
Araştırmacılar, birkaç çeşit mantar üreten mantarın (bu görüntülerdeki beyaz), tek karbon ve enerji kaynağı olarak güneş enerjisi elektrolizöründen gelen asetatı kullanarak büyüyebileceğini buldular. Normalde bu tür mantarlar, fotosentez yapan bitkiler tarafından üretilen organik karbona bağlıdır.
Ancak fotosentez bildiğimiz gibi yaşam için gerekli olsa da, çok verimli değildir: Bitkilere düşen güneş ışığının sadece yüzde biri aslında yakalanır ve organik karbon yapmak için kullanılır. Eğer insanlar, uzayda kendi kendini idame ettirecek bir mevcudiyet kurmak isterlerse, bu verimsiz ortamda mümkün olduğunca az kaynak kullanılarak yapılacak olan ürerim bir zorluk teşkil edecektir.
İlgili Ürünler
Aynı zamanda artan dünya nüfusu karşısında çiftçilerin mevcut olan topraklardan daha fazla verim elde etme baskısı bugün Dünyada da bir sorundur.
Bazı bilim adamları çözümün, bitkilerin daha verimli bir şekilde fotosentez yapmalarını sağlayacak genetik mühendisliğinde olduğuna inanıyor. Yeni çalışmanın arkasındaki araştırmacılar daha sıra dışı bir şey öneriyorlar: Biyolojik fotosentezi güneş ışığını gıdaya dönüştürmek için kısmen yapay bir süreçle değiştirmek. Yeni çalışmanın arkasındaki araştırmacılar, çalışmalarının yapay bir fotosentez sisteminin ortak gıda üreten organizmaları büyütme girişimi ile ilk kez eşleştirildiğini söylüyor.
Araştırmacıların sistemleri, elektrolize veya elektrolizör adı verilen bir cihaz içinde kimyasal reaksiyonları yürütmek için bir elektrik akımı kullanmaya dayanır. Son çalışmalarında, araştırmacılar karbondioksit ve suyu oksijene ve karbon bazlı basit bir bileşik olan asetata dönüştüren iki aşamalı, güneş enerjili bir elektrolizör sistemi oluşturdular.
Yazarlar daha sonra bu asetatı bir fotosentetik yeşil alg olan Chlamydomonas reinhardtii'yle beslediler. Ayrıca, kendi kendilerine fotosentez yapmayan, ancak büyümek için bitkiler tarafından üretilen organik karbona ihtiyaç duyan besleyici mayalara ve mantar üreten mantarlara da asetat verdiler.
Normalde fotosentezi güçlendirmek için güneş ışığına ihtiyaç duyan Chlamydomonas adlı bir tür alg, karanlıkta iyi büyüyerek asetat içeren bir şişeyi yeşillendirdi (sağda). Kontrol şişesi (solda) asetat içermiyordu. Bu organizmaların tümü, güneş ışığından veya fotosentetik olarak türetilmiş karbondan bağımsız olarak asetatı alıp karanlıkta büyüyebildi.
Fotosentez ile karşılaştırıldığında, süreç şaşırtıcı derecede verimliydi. Yeşil algler, yapay fotosentez kullanarak güneş enerjisini biyolojik fotosentez kullanan ürünlerden yaklaşık dört kat daha verimli bir şekilde biyokütleye dönüştürebilir.
Bu işlem kullanılarak yetiştirilen maya, mahsullerden neredeyse 18 kat daha fazla enerji verimliydi.
Jiao, ”Bu, doğanın yollarına karşı, yapay yollar kullanmanın en önemli avantajlarından biri" diyor.
Daha fazla bilgi için: https://www.agritechfuture.com/