Lepší pochopení fotosyntézy přinese víc potravin i užitečných rostlinných látek, věří mikrobiolog

Zelený list – fotosyntéza probíhá v listech rostlin za pomoci zeleného barviva – chlorofylu
Zelený list – fotosyntéza probíhá v listech rostlin za pomoci zeleného barviva – chlorofylu

Je možné donutit rostliny, aby lépe a účelněji využívaly sluneční energii a tak lépe rostly a pohlcovaly více atmosférického oxidu uhličitého?

„Fotosyntéza využívá sluneční energie pro pohon biosféry... A nevíme o ní zdaleka ještě všechno,“ připomíná host Studia Leonardo profesor Josef Komenda z Mikrobiologického ústavu Akademie věd České republiky.

Učebnicové rozdělení procesu fotosyntézy je na fázi světelnou a temnotní. „Během světelné fáze probíhá pohlcování světelné energie, která se přenáší přes systém pigmentů do reakčních center usazených v řadě bílkovin.“

„Zde se energie fotonů mění v energii elektronů, která se využívá pro chemické reakce, které následně probíhají v temnotní fázi.“

Fotosyntéze je klíčová. To, že se na Zemi objevily organismy, které jsou schopny tento typ fotosyntézy dělat, znamenalo výrazné obohacení zemské atmosféry o kyslík.
Josef Komenda

Během posledních 15 let výzkum fotosyntézy zásadně pokročil. „Zjistili jsme, jak zmíněné komplexy bílkovin vypadají a víme, jak přeměna fotonů na vysoce energetické elektrony vypadá... Krystalografie a především kryoelektronová mikroskopie nám dává výrazně větší možnosti popsat tyto složité struktury.“

Jedním z cílů vědců je rozšířit citlivost organismů na celé spektrum slunečního záření. „Víme, že bílé světlo se skládá z různých barevných světel od modrých vlnových délek po červené. Organismy, které fotosyntézu provádějí, nejsou ale schopny celé spektrum pojmout.“

„My bychom rádi na modelovém organismu, kterým pro nás bude sinice, chtěli do nich vpravit řekněme antény, tedy bílkoviny, které pohlcují světlo, aby organismus byl schopen prakticky celé světelné spektrum pojmout.“

Organismy by mohly v lokalitách, kde je sluníčka málo, využívat daleko více energie, což bude znamenat zefektivnění celého fotosyntetického procesu, tedy více pohlceného oxidu uhličitého a tvorba většího množství biomasy.
Josef Komenda

Se stoupající průměrnou teplotou na planetě se rostliny mohou dostat do situace, kdy budou vystaveny většímu slunečnímu záření i teplotám. „Tady přichází do hry druhý aspekt našeho projektu: vylepšení schopnosti fotosyntetických organismů odolávat stresu na vysokém světle.“

Využití výsledků takového výzkumu je nejen na úrovni produkce potravin. „Mikroorganismy jsou schopny syntetizovat spoustu užitečných látek pomocí energie fotosyntézy.“

„A když dokážeme tyto organismy zefektivňovat, dokážeme jim dát víc energie pro syntézu užitečných látek, pak tyto můžeme izolovat a využívat například v lékařství. Můžeme to využít i pro to, čemu říkáme mikrobiální továrny,“ popisuje jednu z mnoha aplikací efektivnější fotosyntézy Josef Komenda.