더 적은 자원으로 어떻게 더 많은 식량을 재배할 수 있습니까? 과학자들은 수세기는 아니더라도 수십 년 동안 이 질문에 집중해 왔습니다. 계속해서 증가하는 세계 인구는 지속 가능하고 저렴한 방식으로 식품을 생산하기 위한 새로운 방법을 끊임없이 모색해야 하기 때문입니다.

여기 우리 대부분이 한 번도 생각해 본 적이 없는 질문이 있습니다. 왜냐하면 그것은 너무도 이해할 수 없어 보이기 때문입니다. 만약 작물이 햇빛 없이 자랄 수 있다면 어떨까요? 수직 농장-스타일, LED 조명이 태양을 대체하지만 완전한 어둠 속에서?

지난주에 발표된 논문 자연 식품 그 방법을 자세히 설명합니다.

광합성 일련의 화학 반응을 사용하여 이산화탄소, 물, 햇빛을 포도당과 산소로 전환합니다. 빛에 의존하는 단계가 먼저 나타나며 햇빛에 의존하여 에너지를 식물에 전달하고 식물은 이를 화학 에너지로 변환합니다. 이 화학 에너지와 이산화탄소가 포도당과 같은 탄수화물 분자를 형성하는 데 사용되는 빛 독립 단계(캘빈 회로라고도 함)가 이어집니다.

UC Riverside와 University of Delaware의 연구팀은 완전한 어둠 속에서 캘빈 주기를 완료하는 데 필요한 화학 에너지를 식물에 제공하여 빛에 의존하는 단계를 완전히 뛰어넘는 방법을 찾았습니다. 그들은 전기분해를 사용하여 이산화탄소와 물을 아세테이트, 의 염 또는 에스테르 형태 아세트산 그리고 생합성을 위한 일반적인 빌딩 블록(식초의 주성분이기도 합니다). 연구팀은 어둠 속에서 식물에게 아세테이트를 공급하여 햇빛에서 얻을 수 있는 화학 에너지를 사용하는 것처럼 아세테이트를 사용할 수 있음을 발견했습니다.

그들은 여러 종류의 식물에 그들의 방법을 시도하고 일반 광합성과 비교하여 성장 효율의 차이를 측정했습니다. 녹조류는 18배 더 효율적으로 성장한 반면 효모는 XNUMX배 개선되었습니다.

광합성의 문제는 지구에 생명체가 태어날 때부터 존재했지만 햇빛에서 얻는 에너지의 약 XNUMX%만 식물을 위한 "음식"으로 전환할 수 있다는 것입니다. 팀은 또한 동부콩, 토마토, 담배, 쌀, 캐놀라 및 완두콩 식물에 아세테이트를 성공적으로 공급했습니다.

"일반적으로 이러한 유기체는 식물에서 추출한 당이나 수백만 년 전에 발생한 생물학적 광합성의 산물인 석유에서 추출한 투입물에서 재배됩니다." 말했다 이 연구의 공동 저자인 엘리자베스 한(Elizabeth Hann)은 "이 기술은 생물학적 광합성에 의존하는 식품 생산에 비해 태양 에너지를 식품으로 전환하는 더 효율적인 방법입니다."

식물 성장을 햇빛으로부터 분리하는 것은 이상하게 들리겠지만 식량 생산에 막대한 잠재적 이점을 가져다 줄 것입니다. 기후 변화가 날씨를 만들어 작물 수확량을 점점 더 예측할 수 없게 됨에 따라 수직 농장. 실내에서 더 많은 작물을 재배할 수 있다는 것은 또한 인공 광합성을 사용하여 햇빛을 대체하는 작물이 이론적으로 거의 모든 곳에서 재배될 수 있기 때문에 완전히 새로운 수준의 "지역"으로 농산물을 생산할 수 있습니다.

" 인공 광합성 식량 생산에 대한 접근 방식은 우리가 사람들을 먹이는 방식에 대한 패러다임 전환이 될 수 있습니다." 말했다 이 연구의 교신 저자인 UC 리버사이드 화학 및 환경 공학 조교수인 로버트 징커슨(Robert Jinkerson)은 이렇게 말했습니다. "식량 생산의 효율성을 높이면 필요한 토지가 줄어들고 농업이 환경에 미치는 영향이 줄어듭니다."

이 방법론이 대규모 식품 생산에 대해 진지하게 고려되기 전에 해결해야 할 몇 가지 주요 세부 사항이 있습니다. 전통적인 농업이나 기타 기술로 강화된 식품 성장 기술에 비해 얼마나 많은 에너지, 물 및 기타 자원을 사용합니까? 아세테이트를 먹인 식물의 질감, ​​맛 및 영양 성분이 햇빛에서 자란 식물과 동일한가요?

자연을 만지작거리는 일은 항상 암울한 일처럼 보이지만, 녹색 혁명 ~로 현대 GMO의 등장, 인간은 수세기 동안 그렇게 해왔습니다. 어느 정도 우리의 생존은 자연을 조작하는 우리의 능력에 달려 있습니다. 우리는 지금 그 조작의 여파를 보고 있지만 다음과 같은 기술은 인공 광합성 우리가 입은 피해를 복구하는 데 필요한 도구 상자의 일부가 될 수 있으며 증가하는 세계 인구를 계속 먹여살릴 수 있습니다.

이미지 신용 : 마커스 할랜드-더너웨이/UCR