وفي دراسة نشرت فيوقائع الأكاديمية الوطنية للعلومكشف باحثون من جامعة ولاية يوتا وزملاؤهم الدوليون عن نتائج جديدة يمكن أن تؤدي إلى تقدم كبير في الهندسة الوراثية لتثبيت النيتروجين في المحاصيل الغذائية. اكتشف الفريق، بقيادة علماء الكيمياء الحيوية لانس سيفيلدت وزهي يونج يانج، طريقة مبسطة تتضمن سبعة جينات رئيسية فقط تمكن محاصيل الحبوب مثل الذرة والأرز من تحويل النيتروجين الجوي إلى مغذيات قابلة للاستخدام.
تاريخيًا، تم توفير النيتروجين، الضروري لنمو النبات، من خلال الأسمدة الاصطناعية، وهي طريقة تعتمد بشكل كبير على عملية هابر بوش التي تم تطويرها منذ أكثر من قرن من الزمان. ورغم فعاليتها في تعزيز إنتاج الغذاء العالمي، فإن هذه العملية تتطلب مدخلات كبيرة من الوقود الأحفوري ولها بصمة بيئية كبيرة. وفي المقابل، فإن قدرة المحاصيل على تثبيت النيتروجين من الهواء باستخدام ضوء الشمس فقط يمكن أن تقلل بشكل كبير من الحاجة إلى الأسمدة الكيماوية وتخفف من انبعاثات الكربون المرتبطة بها.
ركز سيفيلدت ويانغ، اللذان يعملان مع علماء من جامعة البوليتكنيك في مدريد وجامعة كارنيجي ميلون، على دمج جينات تثبيت النيتروجين في الميتوكوندريا النباتية والبلاستيدات الخضراء. وهذا النهج من شأنه أن يسمح للنباتات بإنتاج الأسمدة بشكل مستقل، مما قد يؤدي إلى تحويل الممارسات الزراعية، وخاصة في مناطق مثل منطقة جنوب الصحراء الكبرى في أفريقيا، حيث الوصول إلى الأسمدة الاصطناعية محدود.
يمتد هذا الإنجاز أيضًا إلى الزراعة الفضائية، ودعم المهام طويلة الأمد وجهود الاستعمار المحتملة من خلال توفير طريقة مستدامة لزراعة المحاصيل في بيئات خارج كوكب الأرض.
وبينما يتصارع العالم مع التحديات المزدوجة المتمثلة في تغير المناخ وتزايد الطلب على الغذاء، فإن هذا البحث يوفر وسيلة واعدة نحو نظم زراعية أكثر استدامة ومرونة. يسعى العمل المستمر للفريق إلى تحسين التركيبات الجينية اللازمة للتثبيت الفعال للنيتروجين في النباتات، بهدف تنسيق سيمفونية كاملة من النشاط الجيني من أجل التوليف الأمثل للمغذيات.
