Выращивание растений в полной темноте

15.07.2022

Биологи из Калифорнийского университета выяснили, как можно полностью отказаться от солнечного света и при этом ускорить рост растений. Используя ацетат в качестве источника углерода, ученые успешно вырастили несколько культур и пищевых микробов в абсолютной темноте.

Новый подход оказался даже эффективнее естественного - например, производство дрожжей без света ускорилось в рекордные 18 раз. Перспективы у технологии огромны, утверждают авторы, - искусственный фотосинтез упростит ведение сельского хозяйства в пасмурных регионах, он же прокормит космонавтов и колонизаторов других планет.

Несмотря на то, что фотосинтез миллионы лет выступал в качестве главного процесса, стимулирующего рост растений, солнечный свет никогда не был идеальным источников энергии. В среднем сельскохозяйственные культуры поглощают лишь от 3% до 6% солнечного света. Изучая различные соли и эфиры, ученые пришли к выводу, что ацетат - основной компонент обычного уксуса - может работать в качестве более эффективной системы замены фотосинтеза.

В ходе исследования ученые подавали ацетат растениям, минуя естественный фотосинтез - все изучаемые объекты находились в темных камерах без доступа к искусственным и естественным источникам света. Команда проверила свою методику на множестве организмов, включая дрожжи, зеленые водоросли, грибковый мицелий, вигну, помидоры, табак, рис, рапс и зеленый горошек. Результат показал, что все эти организмы можно выращивать в ацетатной среде в полной темноте и, в некоторых случаях, даже более эффективно, чем при солнечном свете.

Согласно опубликованным данным, обычные водоросли при поддержке ацетата выращивались в четыре раза эффективнее, а производство дрожжей ускорилось в 18 раз. Секрет успеха новой методики заключается в том, что ацетат встраивает свои молекулярные строительные блоки в работу клеток растений - с ним культуры быстрее перерабатывают углекислый газ и воду в полезные вещества для стимуляции собственного роста. Этот искусственный фотосинтез способен изменить парадигму того, как растения кормят людей.

Обнаружено, что широкий спектр сельскохозяйственных культур может использовать ацетат для встраивания его в основные молекулярные строительные блоки, необходимые организму для роста и процветания. С некоторыми методами селекции и инженерии, над которыми мы сейчас работаем, мы могли бы выращивать культуры с ацетатом в качестве дополнительного источника энергии для повышения урожайности.

Помимо отказа от солнечного света, искусственный фотосинтез снижает требования к земельным ресурсам и воздействие сельского хозяйства на окружающую среду. В долгосрочной перспективе этот подход пригодится как на Земле, так и в космосе. Повышенная энергоэффективность растений, например, позволит накормить больше членов экипажа с меньшими затратами.

<< Назад: Влияние света на расстройства настроения 15.07.2022

>> Вперед: ИИ для быстрого поиска лекарств 14.07.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Спинтроника на кремнии 11.10.2013 Спинтронные устройства могут быть перспективными в качестве энергонезависимых устройств атомного масштаба, благодаря кодированию информации с помощью спина электрона (либо "вверх" либо "вниз"), а не заряда. Это потенциально позволяет создать схему, работающую со сверхмалыми энергиями, которая помнит свое состояние, даже когда она выключена. К сожалению, пока не сообщалось о совместимости большинства этих так называемых разбавленных магнитных полупроводников с кремнием. Теперь новые, совместимые с кремнием при комнатной температуре, разбавленные магнитные полупроводники были открыты учеными Университета штата Северная Каролина (NCSU). Полупроводники из станната стронция были успешно осаждены на кремниевую подложку поверх тонкого циркониевого граничного слоя. "Разбавленные магнитные полупроводники являются очень перспективными для спинтронных устройств, хранящих информацию в магнитном спине электрона, - сказал профессор Джей Нараян (Jay Narayan) из Университета штата Северная Каролина. - Другие материалы, такие как оксид цинка тоже являются разбавленными магнитными полупроводниками, но их нелегко осадить на кремний. Однако благодаря тому, что кубическая симметрия и постоянная решетки станната стронция близки параметрам кремния, он может быть легко интегрирован с кремниевыми подложками". Другие исследовательские группы тоже экспериментировали с разбавленными магнитными полупроводниками, но многие из них использовали материалы III-V групп, такие как арсенид индия или арсенид галлия. Другие сообщали, что германиевые квантовые точки могут быть совместимы с кремнием, но не при комнатной температуре. Теперь лаборатория Университета штата Северная Каролина сообщает о совместимости с кремнием при комнатной температуре. По иронии, исследователи вместе с профессором Университета штата Северная Каролина Джастином Шварцем (Justin Schwartz) искали не совместимый с кремнием материал для спинтроники, а материал для топологического изолятора - полупроводника, обладающего свойствами диэлектрика, но с проводящим поверхностным слоем. Однако изучив станнат стронция, ученые обнаружили, что он также является разбавленным магнитным полупроводником. "Станнат стронция был теоретически предсказан как топологический изолятор и экспериментально мы обнаружили определенные характеристики топологического изолятора в тонких пленках станната стронция, - рассказал Нараян. - Мы также обнаружили, что он является разбавленным магнитным полупроводником при комнатной температуре, свойства которого могут быть подобраны с помощью отжига в кислородной среде". Далее ученые планируют начать формирование спинтронных транзисторов в этом материале, чтобы подтвердить идею применения станната стронция в качестве перспективного нового направления кремниевых полупроводников.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026