Растения могут расти практически в темноте: почему это прорыв в будущее?

Растения могут расти при гораздо меньшем количестве света, чем считалось ранее. Ученые считают, что это может иметь преимущества не только для них самих.

Группа ученых опубликовала в журнале Nature Communications результаты своего исследования крошечных водных организмов, называемых микроводорослями. В ходе эксперимента они опустили датчики света в арктическую воду на глубину пятьдесят метров. Целью было проверить, насколько низким должен стать уровень освещенности, прежде чем растительная жизнь прекратит существование.

Исследователи обнаружили, что растения способны осуществлять фотосинтез – процесс, в котором листья преобразуют солнечный свет в энергию, – при очень малом количестве света. Микроводоросли не только осуществляли этот процесс при самых низких уровнях освещенности, когда-либо зарегистрированных, которые были не так далеки от того, что при помощи компьютерного моделирования оценивается как самый низкий возможный уровень освещенности при любых обстоятельствах.

Чтобы представить это в контексте, типичные условия освещения снаружи в ясный день в Европе составляют от 1500 до 2000 микромолей фотонов м⁻²/с⁻¹, что более чем в 37 000 – 50 000 раз больше количества света, необходимого исследованным арктическим микроводорослям.

Свен Батке, преподаватель биологии в Университете Эдж-Хилл, Великобритания, подчеркивает, что эти удивительные результаты открывают ряд захватывающих возможностей для науки о растениях. Ученый называет три ключевые преимущества.

Продление вегетационного периода

Многие регионы мира получают слишком мало солнечного света, поскольку находятся далеко от экватора и переживают долгие зимы или постоянно покрыты облаками. Например, Великобритания страдает от облачного покрова: в 2024 году она находится на пути к одному из худших периодов общего количества световых часов с 1900-х годов; хуже были только 1930-е и начало 1990-х.

Теперь, когда мы знаем, как мало света требуется для фотосинтеза, ученые могут разработать культуры, которым требуется гораздо меньше света для процветания в таких местах. Раскрывая свой генетический потенциал, многие культуры могли бы выиграть при использовании селекции или биотехнологических подходов для их изменения.

Это может помочь извлечь больше пользы из коротких вегетационных периодов и увеличить производство продовольствия. Разведение растений, которые могут фотосинтезировать при меньшем количестве света, потенциально увеличит урожайность.

Устойчивое сельское хозяйство

Дополнительные преимущества могут быть получены при выращивании растений в закрытых помещениях, например, теплицах, тоннелях или вертикальных фермах. Эти системы используют искусственное освещение, которое является энергоемким и дорогостоящим.

Если можно будет спроектировать культуры для фотосинтеза при более низкой интенсивности света без ущерба для урожайности, вкуса и аромата, можно будет сократить потребность в энергии для искусственного освещения. Это снизит затраты и выбросы углерода.

Космическое фермерство

Возможно, одна из самых захватывающих перспектив этого исследования заключается в том, что оно может потенциально облегчить выращивание растений в космосе. Одной из главных проблем космических миссий на Луну, Марс или даже дальше является вопрос о том, как прокормить любого, кто пытается жить в этих мирах в течение какого-то времени. Солнечный свет может быть ограничен, поэтому понадобятся высокоэффективные способы производства пищи, которые не потребляют много энергии.

Открытие того, что фотосинтез может происходить при таких минимальных условиях освещения, предполагает, что сельскохозяйственные культуры можно выращивать либо в других мирах, либо на космических кораблях, используя меньше энергии, чем считалось ранее. В сочетании с культурами, которые подходят для условий космоса – шпинат, салат и картофель – это может стать критически важным шагом вперед для долгосрочных миссий.

Короче говоря, заключает Батке, это открытие является многообещающим прорывом в будущее.

Поддержать развитие блога можно на Boosty по ссылке.