Como alimentar o mundo e ainda produzir biocombustíveis
Turbinando
as plantas
Um organismo fotossintetizante
utiliza a luz solar e o dióxido de carbono para produzir açúcares que alimentam
o organismo, liberando oxigênio para a atmosfera.
Mas a fotossíntese é um processo
relativamente ineficaz, geralmente capturando apenas cerca de 5% da energia
disponível, dependendo de como a eficiência é medida.
No entanto, algumas espécies de
plantas, algas e bactérias evoluíram para se tornar mais eficientes, otimizando
mecanismos que reduzem as perdas de energia ou melhorando a disponibilização do
dióxido de carbono para as células durante a fotossíntese.
Existem inúmeros projetos de
pesquisas tentando dar uma mãozinha à evolução, desenvolvendo técnicas para
otimizar ainda mais a fotossíntese - sem contar as tentativas reproduzi-la
sinteticamente por meio da fotossíntese artificial.
Três dessas equipes acabam de
ganhar a confiança - e o dinheiro - da Fundação Nacional de Ciências dos
Estados Unidos (NSF) e do Conselho de Pesquisas em Ciências Biológicas e
Biotecnológicas do Reino Unido (BBSRC) para prosseguirem em suas abordagens
para aumentar a eficiência da fotossíntese.
O objetivo de longo prazo é
desenvolver métodos para aumentar a produtividade de culturas importantes,
plantadas para a produção de alimentos e biocombustíveis sustentáveis.
Fotossíntese
plug-and-play
Alguns micróbios unicelulares
captam a energia solar e a convertem em combustível para sua autorreplicação.
O conceito de fotossíntese
plug-and-play (conectar e funcionar, em tradução livre) visa distribuir a
captura e a conversão de energia para dois ambientes diferentes, de modo que
cada ambiente possa ser otimizado para máxima eficiência em seu respectivo
papel.
O objetivo da equipe da Dra. Anne
Jones, da Universidade Estadual do Arizona, é captar a energia não utilizada,
que é dissipada, usando para isso uma célula fotossintética, que transferirá a
energia gerada para uma segunda célula para a produção de combustível.
Para fazer essa transferência de
energia, a equipe pretende dar um novo uso aos nanofios bacterianos, pequenos
fios condutores de eletricidade encontrados em algumas bactérias, com funções
que não são ainda completamente compreendidas.
Esses fios serão manipulados por
bioengenharia para formar uma ponte elétrica entre as células solares e as
células produtoras de combustível - os fios vão conduzir a energia de uma para
a outra.
MAGIC -
Abordagem Multi-Nível para Geração de Dióxido de Carbono
O objetivo é projetar uma bomba
de dióxido de carbono alimentada por luz que irá aumentar a disponibilidade de
dióxido de carbono para a enzima que promove a fotossíntese e, assim, aumentar
a eficiência fotossintética.
Através da engenharia genética, a
equipe já reprojetou uma proteína sensível à luz, chamada halorodopsina,
encontrada em um micróbio unicelular chamado Natronomonas pharaonis, que ajuda
o micróbio a manter o equilíbrio químico correto bombeando cloreto.
A forma geneticamente modificada
da proteína, em vez de bombear cloreto, bombeia dióxido de carbono, que está
presente como bicarbonato nas células.
Para avaliar a eficácia da sua
bomba alimentada por luz, a equipe implantou-a em uma vesícula artificial. Essa
vesícula contém um corante cujo brilho é proporcional aos níveis de dióxido de
carbono no interior da vesícula.
A equipe pretende usar o novo
financiamento para incorporar a bomba em células de plantas para determinar se
o aumento na disponibilidade de dióxido de carbono irá aumentar o crescimento
das plantas.
O projeto MAGIC (Multi-Level
Approaches for Generating Carbon Dioxide) é coordenado pelo professor John
Golbeck, da Universidade do Estado da Pensilvânia.
CAPP -
Combinando Algas e Fotossíntese Vegetal
A Chlamydomonas, uma alga
unicelular, tem seu próprio pirenoide, uma estrutura esférica que ajuda a alga
a assimilar carbono para melhorar sua eficiência fotossintética.
O objetivo da equipe é
transplantar o pirenoide e seus componentes associados da alga para plantas
superiores, com a esperança de melhorar a eficiência fotossintética dessas
plantas e, assim, sua produtividade.
Até agora, a equipe identificou
novos componentes do pirenoide e fez progressos no desenvolvimento de um sensor
à base de proteínas que será usado para comparar os níveis de bicarbonato em
vários compartimentos celulares nas algas.
Esse sensor será usado para
ajudar a explicar o mecanismo de concentração de carbono da alga e ajudar a
avaliar a eficácia do pirenoide depois de ele ter sido transplantado para as
plantas.
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