Hæfileg óreiða lýsir til lifunar

Það hefur lengi verið draumur manna að geta virkjað sólarorkuna með beinum hætti. Ljóstillífun plantanna hefur verið hulin leyndarhjúpi. Smám saman er uvísindamenn að afhjúpa þessa leyndardóma náttúrunnar. Plöntur, þörungar, vissar bakteríur, frumdýr og jafnvel þróðari dýr svo sem salamöndrur geta unnið orku úr sólarljósinu með ljóstillífun, til að framleiða næringu. Þetta ferli er undirstaða tilveru þeirra lífvera, sem ofar eru í fæðukeðjunni. Plöntur fanga orku sólarljóssins með hvatberum, svokölluðum "grænukornum" sem nýta vissar bylgjulengdir sólarljóssins til að breyta koltvíoxíði og vatni í sykur, sem er orkuríkt efnasamband, og súrefni sem aukaafurð:

6H2O + 6CO2 + ljós → C6H12O6 (glúkósi) + 6O2

Í Massachusetts Institute of Technology í Bandaríkjunum er ansi klár náungi, efnafræðingur að mennt, sem heitir Jianshu Cao. Hann lítur út eins og brjálaðir prófessorinn, tryllt augnaráð undir stríðu hári stendur beint upp í loftið eins og ergjarnan á hljómsveitastjórum. Maðurinn er þar að auki óðamála. Honum hefur tekist þrátt fyrir þetta og með hjálp aðstoðarmanna sinna, sem eru ekki nærri eins skrýtnir, að kortleggja ljóstillífunina með nokkuð nákvæmum hætti. Hann komst að því, að plönturnar nýta sér lögmál skammtafræðinnar til að fanga sólarljósið með áhrifaríkri aðferð, þó svo þær geti einungis nýtt sér um 2% af því sólarljósi, sem á þær falla. Rafeindir í ysta lagi grænukornanna taka til sín orku frá ljóseindunum og miðla henni til annarra orkuminni sameinda. Þessi ferill er endurtekinn í keðju sameinda innan grænukornanna þar til rafeindin þ.e. orkan losnar frá keðjunni og geymist sem kolvetni. Grænukornin gegna því þrenns konar hlutverki í þessu ferli; móttaka orku, flutningur hennar og miðlun. Dr. Cao hefur tekist að þróa tölvulíkan, sem segir til um hagstæðasta hlutfallið á milli þessara þriggja þátta. Þessa þekkingu geta erfðafræðingar nú nýtt til að hanna og smíða lífverur, sem nýta sólarljósið með áhrifamiklum hætti (sumir tala jafnvel um að þróa lífverur sem "borða" sólarljós)​.

Draumurinn er að framleiða erfðabreytta fiska, svín og hænur, sem nærast eingöngu á sólarljósi. Namm! Það mætti t.d. koma fyrir ljóstillífunar-bakteríum í þessum dýrum.

Í flestum rannsóknarstörfum leitast menn við að minnka og jafnvel útiloka allar truflanir. Komið hefur hins vegar í ljós, að plönturnar, eins og aðrar lífverur,​ nýta sér vissar skammtafræðilegar sveiflur eða truflanir í flutningi rafeindanna ​til að ná fram sem bestri nýtingu​. Hér gildir því lögmálið "Hvorki of eða van, er best" (e:"Keep it simple, but not too simple"). Nú líður því ekki á löngu, þar til menn geti á björtum sólardegi sett nýja lífræna-erfðafræðilega-undraorkutækið hans Dr. Cao út glugga og stuttu seinna hellt á bílinn lífrænu eldsneyti. Einnig mætti bæta út á sykurgrautinn smá geri og halda svo partý.   ​ 

Verði ljós - til lifunar..

Keep it Simple
but not too simple

Dr. Cao

ref.
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=power-plants-engineers-mimic-photosynthesis
New Scientist - 11 December 2010
http://is.wikipedia.org/wiki/Lj%C3%B3still%C3%ADfun

Athugasemdir

[Georg P Sveinbjörnsson, 14.12.2010 kl. 21:50]

Áhugavert... en "draumurinn er að framleiða erfðabreytta fiska, svín og hænur, sem nærast eingöngu á sólarljósi. Namm!"  - Hljómar frekar eins og martröð, er meinilla við allt genakukl, bjóddu mér lífrænt ræktað og ég segi namm!

[Júlíus Valsson, 14.12.2010 kl. 22:53]

Þetta með erfðabreytt þetta og erfðabreytt hitt er dálítið flókið. Sá sem hannaði þetta allt saman og mannin með hlýtur að hafa reiknað með því að maðurinn færi að fikta í erfðamenginu, ekki satt? Svo þetta er allt saman frekar fyrirsjáanlegt og ætti ekki að koma neinum á óvart. Ég gæti vel hugsað mér að eiga sólarhund. Það myndi spara heilmikla vinnu og yrði mun hreinlegra (bara sykur og súrefni, engir litlir plastpokar). 

[Georg P Sveinbjörnsson, 14.12.2010 kl. 22:58]

Já, ég veit að þetta er ekki einfalt mál eða augljóst, andúð mín á genakukli byggist fyrst og fremst á einhverri óljósri tilfinningu um að það sé ekki til góðs þegar upp verður staðið en einhverri vitneskju eða vissu.

[Vilhjálmur Eyþórsson, 15.12.2010 kl. 12:22]

Ágætt og merkilegt. En það er allt of sjaldan talað um koldíoxíðupptöku jurtanna, sem er gífurleg, enda nærast jurtirnar að miklu leyti á koldíoxíði. Alltaf er talað um „útblástur“ koldíoxíðs, en nánast aldrei um að jurtirnar hafa í ármilljónir og ármilljarðar gleypt nánast allt koldíoxíð sem til fellur frá eldgosum, skógareldum, jarðhita og sveppagróðri. Koldíoxíð virðist hafa verið allt að 30% gufuhvolfsins áður en líf varð til, en tæpum fjórum ármilljörðum síðar, á dögum risaeðlanna, var það orðið svipað og nú, eða vel innan við 0.1% gufuhvolfsins. Jafnframt er„saur jurtanna“, þ.e. óbundið súrefni og ósón orðið yfir 20% gufuhvolfsins. Hér er um að ræða hringrás, sem allt of lítið er vitað um og sjaldan er talað um.