velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Естественная модель

Компьютерная модель процесса фотосинтеза, работать с которой под силу только суперкомпьютерам, облегчит получение более продуктивных растений.





Природа не утомляется поражать нас собственной «разумностью» и эффективностью. Но человек не утомляется облагораживать ее, по собственному разумению и своим силам. Может быть ли сделать более продуктивные растения, не прибегая к выращиванию гибридов и генетической модификации? Чтоб ответить на этот вопрос, группа доктора Стивена Лонга (Steve Long), использовала суперкомпьютеры центра NCSA, создав полную модель процесса фотосинтеза, в процессе которого растения превращают энергию солнечного света в хим. По их расчетам, эффективность, например, сои можно прирастить аж на 40-60%. Подобные исследования посвящены рису и пшенице, и в дальнейшем могут быть применены для роста продуктивности целого ряда культурных растений.


До сего времени все пробы повысить эффективность сельскохозяйственных растений не касались самой базы их существования – фотосинтеза. Селекция и искусственный отбор, генетические модификации – все это увеличивало выживаемость в определенных критериях, устойчивость к определенным болезням и насекомым, усваиваемость разных питательных веществ. Но сделать лучше фотосинтез никому и не приходило в голову.


Даже если кто-то и размышлял над схожей возможностью, заносить конфигурации в процесс, происходящий на молекулярном и даже атомарном уровне (при фотосинтезе происходит перенос отдельных электронов в различных энергетических состояниях). Но благодаря современным исследованиям, которые раскрыли более сотки белков, участвующих в этом процессе у высших растений, можно вмешаться в него конкретно.


«Сперва, - делится Стивен Лонг, - пригодилось сделать всеполноценную компьютерную модель фотосинтеза, стопроцентно повторяющую естественный процесс. Определив относительные роли отдельных белков в фотосинтезе, мы разбили его ход на простые шаги, для каждого из которых было составлено уравнение, описывающее его ход». Меняя наружные условия роста (входные характеристики уравнений), ученые могли предвещать реакцию всей фотосинтетической системы – и сверить ее с плодами, приобретенными на экспериментальных растениях. Убедившись в адекватности модели, исследователи стали работать над ее улучшением.


Невзирая на то, что с моделью пришлось повозиться, в конечном итоге она открыла красивые способности для исследовательских работ. Если опыты над реальными растениями заняли бы месяцы и годы, у суперкомпьютера на это уходят часы. Ученые позволили ему произвольно поменять свойства белков, участвующих в фотосинтезе, поставив одну цель: увеличение эффективности процесса. В конечном итоге удалось выделить 5 белков, увеличение содержания которых в виртуальных «листьях» приводило к впечатляющему повышению продуктивности фотосинтеза.


Все это открывает воистину впечатляющие перспективы грядущего сытого населения земли. Вобщем, пока одних терзает голод, другие борются с лишним весом. Читайте об исследовательских работах ожирения: «Как насытиться одной молекулой», «Толстяки глупеют раньше», «Худая старость».


По публикации Roland Piquepaille's Technology Trends






Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments