Урожайность культур может повыситься благодаря «воскрешению» ключевого фермента фотосинтеза

Речь идёт о комплексе белков Рубиско, запускающем процессы фотосинтеза через связывание углекислого газа. Когда атмосфера Земли не была насыщена кислородом, он действовал иначе. Теперь учёным удалось выяснить структуру белка и предсказать, каким он был раньше. Предположительно, это поможет увеличить урожайность сельскохозяйственных культур.

Комплекс белков Рубиско, рибулозобисфосфаткарбоксилаза, необходим для активации фотосинтеза — именно он связывает атмосферный углекислый газ. При этом с течением времени он эволюционировал и менялся, подстраиваясь под смену состава атмосферы земли. Например, когда произошла глобальная кислородная катастрофа, насытившая Землю кислородом и практически избавившая её от СО2, белок начал видоизменяться — и наградил растения, помимо способности связывать углекислый газ, ещё и умением связывать молекулу О2.

За последние 20–30 млн лет количество углекислого газа в атмосфере снизилось, и растения подстроились под новые условия, перестроив для этого и структуру Рубиско. Однако в последние десятилетия, вместе с индустриальной революцией, количество СО2 в атмосфере снова возросло.

Учёные надеются, что исследование структуры Рубиско позволит несколько «откатить» эволюцию растений, подарив сельскохозяйственным культурам большую урожайность. За дело взялись специалисты из Корнеллского университета США, которые проанализировали белковый комплекс в семейства паслёновых. Исследование позволило им предсказать, какой была структура предка нынешнего Рубиско ещё в те времена, когда уровень СО2 в атмосфере равнялся порядка 800 частей на миллион.

Следующий шаг — замена генов существующего фермента на те, которые учёным удалось предсказать. Для этого планируется использовать технологию редактирования генов CRISPR. В результате учёные хотят получить более адаптированные к нынешним условиям растения, которые будут давать высокий урожай.

При успехе эксперимента учёные намерены перенести технологию на томаты, картофель, сою, рис и другие культуры.