Bitkilerinin gübresini kendilerinin oluşturduğunu düşünün… Gübrenin bitkilere verilmesi ihtiyacı ortadan kalkacak ve gıda üretimi artacaktır. Bu imkansız gibi görünse de, St. Louis’deki Washington Üniversitesindeki araştırmacılar, bir bilim kurgu romanı gibi daha az ses çıkarabildiklerini ve gerçeğe dönüştürebildiğini keşfettiler.
Araştırma mBio‘da yayınlandı ve Glassberg-Greensfelder Distinguished University Profesör (Sanat ve Biyoloji Bölümü) ve aynı zamanda Uluslararası Enerji, Çevre ve Sürdürülebilirlik Merkezi (InCEES) direktörü Himadri Pakrasi tarafından yönetildi.
Atmosferden Azot Kullanımı
Gübre oluşturmak için çok fazla enerji harcanmakta ve bu süreçte küresel ısınmada da baş belası olan sera gazları üretilmektedir. Gübre, bitkilere azot vermek için kullanılır, böylece fotosentez için klorofil oluşturabilirler. Ancak ticari gübre, bitkinin içerdiği nitrojenin % 40’ından azını sağlar, çünkü yağmurla yıkanır ve nehirlere, göllere vb. akar ve bulaşır. Burada başka bir sorun vardır: sulara akan bu güre algleri besler ve onların aşırı büyümelerine neden olur. Bu da sudaki bitkiler ve hayvanlar için güneş ışığını engellemektedir.
Bir çözüm bulmaya çalışırken, araştırmacılar farklı bir azot kaynağı buldular. Gezegenimizin atmosferinin neredeyse % 78’nde azot var ve ekibiyle birlikte Himadri Pakrasi, atmosferin gazını kullanabilen bir bakteri tasarladı (azot bağlayabilen).
Bitkiler havadaki nitrojeni dönüştürüp kullanamazlar, ancak siyanobakteriler adı verilen bir bakteri, bitkiler gibi fotosentez yapabilir ve oksijen, prosese müdahale ettiğinde bile, havadaki nitrojeni kullanabilir.
Bu Bakterinin Circadian Ritmi Var
Araştırmalarında Pakrasi, araştırmada Cyanothece adlı bir bakteriyi kullandıklarını söyledi:
“Siyanobakteriler sirkadiyen ritim taşıyan tek bakteridir.”
Bu, Cyanothece’nin gün boyunca aktif olduğunu ve güneş ışığını yakıt olarak kullanmak için dönüştürdüğü anlamına gelirken geceleri de azot bağlarlar.
Ancak ekip araştırmalarına devam etmek zorunda kaldı: bunlar, Cyanothece’den gelen genleri farklı bir tür siyanobakteriye aktarmak istediler: Synechocystis, bu bakteriyi de havadaki nitrojeni düzeltmek için kullandılar. Pakrasi, sirkadiyen ritimine bağlı olan bakterilerdeki doğru genleri keşfetmeleri gerektiğini açıklıyor:
“Sadece geceleri bir şeyler yapan ve gün boyunca temelde sessiz kalan 35 genin bitişik bir takımını gördük.”
Ekip, Synchocystis’ten gelen oksijeni çıkardı ve genleri Cyanothece’e ekledi. Fakat bu noktada, Synechocystis sadece Cyanothece ile karşılaştırıldığında nitrojenin % 2’sini dönüştürebildi. Bazı genlerin çıkarılması (ve sadece Cyanothece’den 24’ünün korunması), Synechocystis azotu Cyanothece’den % 30 daha fazla düzeltebilirdi.
Olumlu sonuçları gören Pakrasi şöyle dedi:
“Bu, mühendislik planının mümkün olduğu anlamına gelir. Söylemeliyim ki, bu başarı benim beklentimin ötesinde. ”
Bir sonraki adım, bilim insanlarıyla işbirliği yapmak ve keşiflerinin nitrojen sabitleme tesisleri oluşturmaya uygulanıp uygulanmayacağını görmek. Bhattacharyya-Pakrasi, bitkilerin havadaki nitrojeni kullanabilmeleri durumunda “tarımda önemli bir değişim olacaktır”.
Havadan gelen nitrojeni kullanabilen ürünler, Dünya Bankası’na göre dünya çapında yaklaşık 800 milyon insanın geçimini sağlayan çiftçiler için en etkili olanıdır – bir aileye veya bir kasabaya faydalı olan ve zamanın çoğunu serbest bırakan bir ölçekte verimi arttıran bir gelecek hayal edin…
Bu konu hakkında siz ne düşünüyorsunuz. Sizce bu mümkün mü? Eğer mümkünse kimyasal gübre sektörü bu konu hakkında nasıl bir yol izler. Tüm soruların cevaplarını aşağıda tartışırken, bunun bir an önce olması için bilime hız kazandırılması gerektiğini düşünüyorum. Çünkü doğa ve çevre gübre endüstrisinden çok daha önemli!
Çeviri ve Derleme: Popüler Tarım
Kaynakça:
- Deng Liu et al, Engineering Nitrogen Fixation Activity in an Oxygenic Phototroph, mBio (2018). DOI: 10.1128/mBio.01029-18
- http://advocator.ca/news/creating-fertilizer-out-of-thin-air-sounds-weird-but-researchers-can-do-it/3667
- https://phys.org/news/2018-07-bacteria-fertilizer-thin-air.html