Sizce CRISPR genom düzenlemesi kullanılarak küresel ısınmayla mücadeleye yardımcı olan bitkiler üretilebilir mi?
Bitki ve toprak bilimcilerden oluşan bir ekip yaptıkları araştırmayla birkaç yaygın mahsul üzerinde CRISPR genom düzenlemesiyle karbon depolanmasını büyük ölçüde artırmayı ve hızlandırmayı hedefliyor.
Bilim insanları her geçen gün iklim değişikliğiyle mücadelenin biraz daha zorlaştığını ve karbon salınımının giderek arttığını ifade ediyor. Küresel ısınmayı önlemek adına, havadaki karbon oranını artıran fosil yakıtları yakmayı bırakmanın yeterli olmayacağını ve havadaki karbonun emilimini artırmanın neredeyse imkansız olduğunu ifade etmektedirler.
Bitkiler her yıl milyonlarca ton karbondioksiti fotosentez yoluyla yakalayan en iyi araçlardır. Bitkiler sayesinde toplanan karbonun yaklaşık olarak yarısı, yüzlerce hatta binlerce yıl köklerde, toprakta toplanmaktadır.
Peki ya bilim insanları karbon yakalamada daha da iyi olan bitkiler ve topraklar üretebilirse?
Bilim insanlarının tüm yaşamın temelini oluşturan DNA kodunda hızlı ve kesin düzenlemeler yapmasına olanak sağlayan, devrim niteliğindeki keşif olan CRISPR genom düzenleme ile mümkün olabilir.
CRISPR öncüsü Jennifer Doudna tarafından kurulan, San Francisco Körfezi Bölgesi araştırma komisyonu olma özelliği taşıyan Yenilikçi Genomik Enstitüsü (IGI), fikre daha bilimsel bir yaklaşımla bitki genetikçileri, toprak bilimciler ve mikrobiyal ekologlardan oluşan bir ekiple, daha verimli fotosentez yapan ve toprağa daha fazla karbon depolanmasını sağlayan yeni mahsul çeşitleri oluşturmak için CRISPR teknolojisini kullanarak üç yıllık bir araştırma başlattı. Bu çalışma sonunda dünyanın dört bir yanına dikilebilirse, yılda bir milyar tondan fazla karbonu havadan çekebilecek, genetiği değiştirilmiş pirinç ve sorgum tohumları yetiştirmeyi umuyorlar. Bu son derece iddialı bir hedef ancak araştırmacılar, iddialı projelerinin iklim krizinin aciliyetini karşılayabileceğine inanıyor.
Bitkilerin Optimize Edilmesi
Bitkilerin karbonu tutma yeteneği doğal olarak kloroplast adı verilen küçük hücresel bölmelerde başlar. Burada, güneş ışığından gelen enerji, elektronları su moleküllerinden ayırmak ve karbondioksit ekleyerek basit bir şeker olan glikoza dönüştürmek için kullanılır. Bitki daha sonra yeni yapraklar, sürgünler ve kökler yetiştirmek için organik karbonu kullanır.
Fotosentezin arkasındaki biyokimyasal mekanizmaların gelişmesi milyonlarca yıl aldı. Ancak son yıllarda bitki biyologları, sürecin şaşırtıcı derecede verimsiz olduğunu keşfettiler. Örneğin, dışarısı çok güneşli olduğunda, bitkiler genellikle ışık fotonlarının toplanmasında rol oynayan temel proteinleri kapatır. Bu, su ve besin maddeleri gibi diğer faktörler büyümelerini sınırlayabildiğinde, kaynakları güneş ışığını toplamak için fazla harcamamalarını sağlamaya yardımcı olur.
Ancak, Berkeley’deki California Üniversitesi’nde Bitki Biyoloğu ve IGI araştırma ekibinin de üyesi olan David Savage, bitkilerin bunu yapmasına gerek olmadığını söylüyor. Bitkiler “Fotosentezi maksimumda tutabilir” ve insanlar iyi sulanmalarını ve gübrelenmelerini sağlarsa bu güneş ışığını depolanmış karbona dönüştürür.
Önce bireysel hücrelerle çalışan Savage ve meslektaşları, geçmişte çok iyi çalışılmış olan gıda kaynaklarından pirinçte, milyonlarca küçük genetik düzenleme yapmak için CRISPR kullandı. Araştırmacılar daha sonra fotosentezde önemli adımları daha verimli hale getirebilecek mutasyonlar için hücreleri tarayacaklar. Sonunda, en umut verici hücre dizilerini alacaklar ve düzenlemelerinin nasıl devam ettiğini görmek için gerçek pirinç bitkileri yetiştirecekler.
Daha önce yayınlanmış tahminlere dayanarak Savage, birden fazla faydalı genetik düzenlemeyi bir araya getirmenin fotosentez verimliliğini ve dolayısıyla dokularında yakalanan karbon, pirinç bitkilerinin miktarını yüzde 30 veya daha fazla artırabileceğine inanıyor.
[1]Can we hack DNA in plants to help fight climate change?[2]Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change[3]Carbon Cycle
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
