ต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศด้วยสุดยอดต้นไม้ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม

การสังเคราะห์ด้วยแสงแบบเก่านั้นสามารถจัดการกับคาร์บอนจำนวนมหาศาล (ประมาณ 36 พันล้านตันต่อปี) ที่เราสูบขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศได้หรือไม่?

การเริ่มต้นเทคโนโลยีชีวภาพในแคลิฟอร์เนียไม่คิดอย่างนั้น

นั่นเป็นเหตุผลที่นักวิจัยที่ Living Carbon ทำงานอย่างหนักในการจัดการ DNA บนต้นไม้เพื่อสร้างต้นไม้ชนิดใหม่ที่ดักจับคาร์บอนในชั้นบรรยากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและยึดเกาะไว้เป็นเวลานานมาก และพวกเขาก้าวหน้าไปมาก

Yumin Tao รองประธานฝ่ายเทคโนโลยีชีวภาพของบริษัท เป็นผู้นำทีมที่คิดว่าการเพิ่มยีนบางตัวจากฟักทองและสาหร่ายสีเขียวสามารถเติมพลังการสังเคราะห์ด้วยแสงได้มาก เพิ่มปริมาณคาร์บอนที่ต้นไม้ออกแบบสามารถเก็บไว้ในเนื้อเยื่อได้อย่างมาก เช่น นั่งลงกับเทาเพื่อหารือเกี่ยวกับสิ่งที่ทีมของเขาทำสำเร็จและวิธีที่อาจช่วยแก้ปัญหาความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดชิ้นหนึ่งของโลก

บทสัมภาษณ์นี้ได้รับการแก้ไขเพื่อให้มีความยาวและชัดเจน

IE: ทีมวิทยาศาสตร์ของ Living Carbon พยายามทำอะไร

ยูมินเทา: ภารกิจของเราคือการใช้เทคโนโลยีชีวภาพของพืชที่ทันสมัยเพื่อค้นหาวิธีแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศบนพื้นฐานของรูปแบบของธรรมชาติ

เราใช้เครื่องมือทุกชนิดเพื่อปรับปรุงการดึงคาร์บอนจากชั้นบรรยากาศและเพื่อกักเก็บหรือแก้ไขคาร์บอนในรูปของพืช นอกจากนี้เรายังขยายอายุของคาร์บอนคงที่เพื่อไม่ให้กลับคืนสู่บรรยากาศเร็วหรือบ่อยตามปกติ

คุณวิศวกรรมต้นไม้เพื่อดูดคาร์บอนมากขึ้นอย่างไร?

ในระดับโลก ต้นไม้ได้ทำงานที่ยอดเยี่ยมในการช่วยมนุษยชาติในการลดคาร์บอนแล้ว ในการสังเคราะห์ด้วยแสง คาร์บอนจะถูกแปลงเป็นน้ำตาลและสารอาหารสำหรับการใช้งานปลายน้ำโดยสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

พื้นฐานทางชีวเคมีของการสังเคราะห์ด้วยแสงขึ้นอยู่กับเอนไซม์กลางที่เรียกว่า RuBisCo โดยพื้นฐานแล้ว RuBisCo จะนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศไปแก้ไข และแปลงเป็นชีวโมเลกุลทั้งหมด อย่างไรก็ตาม RuBisCo ยังใช้ออกซิเจนแทน CO2 ในปฏิกิริยาที่เรียกว่าออกซิเจนซึ่งก่อให้เกิดผลพลอยได้จากสารพิษที่เรียกว่าไกลโคเลต

สิ่งนั้นมีอิทธิพลต่อความสามารถของต้นไม้ในการดึงคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศและเก็บไว้ในเนื้อเยื่อของต้นไม้อย่างไร?

เซลล์พืชต้องผ่านกระบวนการที่ใช้พลังงานมากและซับซ้อนซึ่งเรียกว่าการหายใจด้วยแสงเพื่อทำลายสารประกอบเหล่านั้น สิ่งนี้ไม่เพียงแค่สิ้นเปลืองพลังงาน แต่ยังสูญเสียคาร์บอนคงที่จำนวนมากในรูปของ CO2 ซึ่งถูกปล่อยสู่อากาศอีกครั้ง เป็นกระบวนการที่สิ้นเปลืองที่พืชจำนวนมากทำ

จุดสนใจหลักของการลดคาร์บอนคือการพยายามแก้ไขปัญหานี้ พยายามลดหรือยับยั้งหรือป้องกันไม่ให้เกิดการหายใจด้วยแสงในพืช ดังนั้นเราจึงนำพลังงานนี้ไปใช้ในการเจริญเติบโตของพืช

คุณทำอย่างนั้นได้อย่างไร?

เราออกแบบเทคโนโลยีประเภทสองฝ่าย ส่วนแรกใช้เทคโนโลยีที่เราเรียกว่า RNAi [RNA interference]. มันสามารถยับยั้งการแสดงออกของสารขนส่งไกลโคลิก ซึ่งโดยปกติแล้วจะส่งไกลโคเลตออกจากคลอโรพลาสต์เพื่อทำการหายใจด้วยแสง

ส่วนที่สองคือ TK เราต้องการสร้าง TK สำหรับเอ็นไซม์ในคลอโรพลาสต์ ซึ่งสามารถบริโภคหรือเปลี่ยนไกลโคเลตกลับเป็น CO2 ภายในคลอโรพลาสต์ได้ ด้วยการใช้ทั้งสองวิธีร่วมกัน เราสามารถลดการหายใจด้วยแสงได้

การลดการหายใจด้วยแสงส่งผลต่อต้นไม้อย่างไร? ส่งผลต่อการจัดเก็บคาร์บอนในระยะยาวหรือไม่?

กลยุทธ์นี้ผลิตสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่มากขึ้นในต้นไม้ ทำให้ได้ไม้เนื้อไม้มากขึ้น แต่ไม่ได้เพิ่มความทนทานหรือเพิ่มอายุของคาร์บอนในรูปแบบคงที่ เรามีส่วนร่วมอย่างมากในโครงการวิจัยหลายโครงการเพื่อค้นหาวิธีแก้ปัญหาในการรักษาคาร์บอนคงที่ในพืชให้นานขึ้น ฉันยังไม่สามารถพูดมากเกี่ยวกับโครงการเหล่านั้นได้

เหตุใดคุณจึงใช้พันธุวิศวกรรมมากกว่าวิธีการเพาะพันธุ์แบบดั้งเดิมเพื่อสร้างต้นไม้เหล่านี้

วิธีการเพาะพันธุ์แบบดั้งเดิมเป็นความท้าทายอย่างมากในอุตสาหกรรมป่าไม้เนื่องจากปัจจัยหลายประการ ประการแรกคือวงจรชีวิตของต้นไม้นั้นยาวนานมากเมื่อเทียบกับพืชผลทางการเกษตร โดยปกติจะใช้เวลามากกว่า 10 ปีกว่าต้นไม้จะออกดอกและพร้อมสำหรับการเพาะพันธุ์ รอบต่อไปใช้เวลาอีก 10 ปีหรือมากกว่านั้น

ข้อสอง แม้ว่าคุณจะสามารถผสมพันธุ์ได้ แต่ปริมาณการปรับปรุงก็มีจำกัดมาก การได้รับการปรับปรุงประสิทธิภาพหนึ่งเปอร์เซ็นต์เป็นเรื่องใหญ่

ในการทดลองที่เราทำ แน่นอนว่าเป็นการทดลองในเรือนกระจก เราแสดงให้เห็นการเพิ่มประสิทธิภาพของสารชีวมวลมากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งอาจคิดไม่ถึงหากใช้การผสมพันธุ์แบบดั้งเดิม

สตาร์ทอัพวางแผนที่จะต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศด้วยสุดยอดต้นไม้ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม
ที่มา: Living Carbon

มาพูดถึงการทดลองกัน คุณและเพื่อนร่วมงานหลายคนแบ่งปันรายงานนี้ ซึ่งยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยเพื่อน กับชุมชนวิทยาศาสตร์ในเดือนกุมภาพันธ์ คุณทำงานบนต้นไม้ชนิดใดและเพราะเหตุใด

ต้นป็อปลาร์ การทดลองที่รายงานในเอกสารฉบับนั้นทำหน้าที่เป็นข้อพิสูจน์แนวคิดสำหรับเทคโนโลยีสองฝ่าย เราต้องการใช้พันธุ์ไม้ที่ง่ายต่อการจัดการกับเทคโนโลยีที่มีอยู่ และที่ชุมชนวิทยาศาสตร์เข้าใจดีอยู่แล้ว

ต้นป็อปลาร์เป็นพันธุ์ต้นแบบสำหรับต้นไม้ และนั่นเป็นเหตุผลที่เราเลือกที่จะทำงานกับมันก่อน

ต้นไม้ของคุณกับต้นป็อปลาร์ทั่วไปแตกต่างกันอย่างไร?

ต้นไม้ที่เราสร้างขึ้นมี RNAi ที่ออกแบบมาเพื่อกำหนดเป้าหมายตัวขนส่งไกลโคเลตและวิศวกรรมย้อนกลับ TK ซึ่งเป็นเส้นทางแยกสองเอนไซม์ นั่นคือความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างต้นนั้นกับต้นป็อปลาร์ที่ไม่ได้ทำวิศวกรรม

คุณเรียนรู้อะไรจากการทดลอง?

อันดับแรก เราต้องการทราบว่าการออกแบบของเราประสบความสำเร็จหรือไม่ เทคโนโลยีนี้ลดการแสดงออกของสารขนส่งไกลโคเลตภายในต้นป็อปลาร์หรือไม่? เราพบว่ามันใช้งานได้อย่างมีเสน่ห์ เราเห็นการลดลงของตัวขนส่งไกลโคเลตในต้นไม้ทางวิศวกรรม

เรายังมีข้อมูลที่แสดงว่าทางเดินแยกที่เราออกแบบในแผนผังนั้นแสดงในระดับภายในช่วงที่ต้องการด้วย

นั่นหมายความว่า Living Carbon สามารถสร้างต้นไม้ที่ดูดคาร์บอนในอากาศได้มากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์อย่างน่าเชื่อถือใช่หรือไม่

ไม่ สำหรับเทคโนโลยีวิศวกรรมทุกประเภท คุณมีความซับซ้อนมาก ตัวอย่างเช่น ยีนเหล่านั้นถูกแทรกไว้ที่ไหน? พวกเขารบกวนการไหลของเมตาบอลิซึมดั้งเดิมหรือไม่?

เรานำสิ่งเหล่านั้นผ่านชุดการทดลอง เราใช้เครื่องมือวัดการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อวัดว่าต้นไม้มีการสังเคราะห์ด้วยแสงในอัตราที่เพิ่มขึ้นหรือไม่ ต้นไม้บางต้นที่มีองค์ประกอบทางพันธุกรรมเหมือนกันโดยพื้นฐานแล้วมีอัตราการสังเคราะห์แสงที่แตกต่างกันเพียงเพราะปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนที่เราใส่เข้าไปกับยีนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติภายในพืช พวกเขาให้ข้อมูลที่แตกต่างกันแก่คุณ

เราได้ผ่านกระบวนการคัดเลือกและในที่สุดก็พบพืชจำนวนหนึ่งที่แสดงการเปลี่ยนแปลงที่ต้องการในระดับโมเลกุลและในระดับสรีรวิทยา พวกเขาแสดงการสังเคราะห์แสงที่เพิ่มขึ้น ในที่สุด พวกมันก็จะสะสมชีวมวลในลำต้นและใบมากขึ้น บางคนแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มประสิทธิภาพในราก เรามีความสุขมากที่ได้เห็นผลลัพธ์เหล่านั้นทั้งหมด

คุณกำลังทำการทดสอบในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติหรือไม่?

เราต้องการให้แน่ใจว่าการแสดงที่เราสังเกตในสภาพแวดล้อมเรือนกระจกอยู่ในสนาม ในการทำเช่นนั้น เราร่วมมือกับ Oregon State University เพื่อทำการทดสอบต้นไม้ของเราในภาคสนาม นักวิจัยของ Oregon State จะทำการทดสอบในฐานะบุคคลที่สามอิสระ ไม่ว่าผลลัพธ์ที่พวกเขาพบจะเป็นข้อมูลที่เป็นประโยชน์และมีประโยชน์จริงๆ

สตาร์ทอัพวางแผนที่จะต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศด้วยสุดยอดต้นไม้ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม
ที่มา: Living Carbon

ไทม์ไลน์สำหรับการทดสอบนั้นคืออะไร?

ต้นไม้ของเราปลูกที่นั่นเมื่อเดือนกรกฎาคมปีที่แล้ว ดังนั้นพวกเขาจึงเติบโตน้อยกว่าหนึ่งปี ตอนนี้ต้นไม้กำลังดี

ดูเหมือนท้าทายที่จะศึกษาผลกระทบระยะยาวของเทคโนโลยีของคุณที่มีต่อต้นไม้เนื่องจากพวกมันมีอายุยืนยาว ต้นไม้เหล่านี้จะดำเนินการตามที่คาดไว้ 10, 50 และ 100 ปีข้างหน้าหรือไม่?

ใช่ เราไม่สามารถประเมินต้นไม้ของเราได้อีก 100 ปีนับจากนี้ เรากำลังทำงานร่วมกับชาวไร่ทิมเบอร์แลนด์เพื่อปลูกต้นไม้ของเราบนที่ดินของพวกเขา บางส่วนของข้อตกลงเหล่านั้นมีความปลอดภัยแล้ว

การทดลองภาคสนามกับ Oregon State University ค่อนข้างสั้น มันจะเป็นการทดลองสี่ปี การทดสอบภาคสนามกับเกษตรกรจะยาวนานกว่ามาก

คุณกังวลเกี่ยวกับผลกระทบที่ต้นไม้เหล่านี้อาจมีต่อระบบนิเวศของป่าไม้หรือไม่? พวกมันจะส่งผลใหม่ต่อพืช สัตว์ หรือเชื้อราอื่นๆ หรือไม่?

เมื่อพิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงที่เราทำกับต้นไม้และความรู้เดิมที่สะสมโดยชุมชนวิทยาศาสตร์จำนวนมากขึ้นเกี่ยวกับสิ่งที่พืชวิศวกรรมทำกับระบบนิเวศทั้งหมด เราไม่เห็นความเสี่ยงขนาดใหญ่ที่เราต้องจัดการในขณะนี้

แน่นอน ต้นไม้ของเรายังไม่ได้ปลูกในสภาพแวดล้อม ดังนั้นอาจมีบางอย่างที่ไม่ทราบ แต่ตอนนี้เราคิดอะไรไม่ออก

ความไวต่อการติดเชื้อราเป็นสิ่งที่เรากำลังพยายามหาทางแก้ไขเพื่อปรับปรุง เราหวังว่าเราจะมีข้อมูลประเภทนี้ในไม่ช้า

หลายคนแสดงความกังวลเกี่ยวกับการปล่อยต้นไม้ดัดแปลงพันธุกรรมสู่ป่า คุณจะแน่ใจได้อย่างไรว่าต้นไม้ Living Carbon จะไม่นำไปสู่ผลที่ตามมาอย่างร้ายแรง

เราไม่ต้องการที่จะสร้างสิ่งที่ต่อต้านในแง่ของระบบนิเวศทั้งหมด เราต้องการช่วยรักษาระบบนิเวศในปัจจุบัน

เราต้องการมอบวิธีแก้ปัญหาตามธรรมชาติสำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ไม่ใช่สิ่งที่ประดิษฐ์ขึ้นและสร้างขึ้นแบบสแตนด์อโลนเพื่อประโยชน์ของมนุษย์เราเองเท่านั้น โซลูชันที่เรานำเสนอนั้นมีประโยชน์ต่อระบบนิเวศทั้งหมดอย่างแท้จริง

เราคิดว่าต้นไม้ที่เราสร้างขึ้นจะไม่ส่งผลกระทบด้านลบต่อระบบนิเวศเพียงเพราะลักษณะที่เราออกแบบนั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็นเพียงการรวบรวมพลังงานจากดวงอาทิตย์ เราไม่ได้แข่งขันกับสัตว์ในป่า หากเราประสบความสำเร็จในการสร้างลักษณะต้านทานเชื้อรานี้ คุณอาจโต้แย้งว่า ‘เฮ้ คุณป้องกันแหล่งอาหารสำหรับเชื้อรา’ แต่มีพืชพรรณมากมายในป่าที่สามารถเป็นแหล่งอาหารของเชื้อรา เราจึงไม่เห็นว่าเป็นปัญหาจริงๆ ฉันไม่สามารถจินตนาการถึงโลกที่เพิ่งปลูกด้วยต้นไม้ที่เสริมการสังเคราะห์ด้วยแสงของ Living Carbon นั่นไม่ใช่เป้าหมายสุดท้ายสำหรับเรา

อะไรคือเป้าหมายที่ทะเยอทะยานที่สุดของคุณในแง่ของการเพิ่มปริมาณคาร์บอนที่สามารถเก็บไว้ในต้นไม้ได้มากที่สุด? มีข้อ จำกัด ทางชีวภาพหรือไม่?

นั่นคือเป้าหมายระยะยาวที่ Living Carbon พยายามทำให้สำเร็จ เราต้องการเพิ่มการดึงคาร์บอนและรักษาคาร์บอนให้คงที่นานขึ้น โดยหวังว่าจะอยู่ในรูปแบบถาวรที่ไม่กลับสู่สิ่งแวดล้อมเลย ดังนั้นเราจึงกำลังทดสอบแนวคิดในมุมนั้นอย่างแข็งขัน เพื่อเป็นแนวทางในการจัดเก็บคาร์บอนแบบถาวร เรากำลังสำรวจแนวคิดและแนวคิดอย่างจริงจัง นั่นคือเป้าหมายระยะยาวของบริษัท

หมายเหตุบรรณาธิการ: นี่เป็นส่วนหนึ่งของซีรีส์ของเรา PLANET SOLVERSที่ไหน เช่น สำรวจความท้าทายด้านสภาพอากาศ แนวทางแก้ไข และผู้ที่จะเป็นผู้นำ

ดูเรื่องราวอื่นๆ ได้ที่นี่: เรือบรรทุกสินค้าไม้ที่แล่นได้โดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล แผงไฮโดรแพเนลที่ผลิตน้ำดื่มจากอากาศและแสงแดดเพียงอย่างเดียว และหอคอยแห่งอนาคตที่เปลี่ยนมลพิษให้กลายเป็นเพชร

.

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*