Molekularbiologie: wie die Wissenschaft auf den Mangel an Nahrungsmitteln in der Welt reagieren kann, sagt ein MIT-Experte

Der Klimawandel hat bereits begonnen, die Folgen des Temperaturanstiegs des Planeten aufzuzeigen. Dürren, Überschwemmungen und Brände treten in verschiedenen Teilen der Welt auf und betreffen bereits die verschiedenen Ökosysteme und Kulturen, die schlechtem Wetter und Schädlingen ausgeliefert sind, die mit der Geschwindigkeit der globalen Erwärmung wandern. In diesem Szenario würde die Ernährungsunsicherheit zu einem erwarteten Ergebnis werden. Ein Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) warnte jedoch davor, dass die Wissenschaft Lebensmittelknappheit verhindern könne.

„Zu verstehen, wie Saatgut funktioniert, ist für die Landwirtschaft und die Ernährungssicherheit von entscheidender Bedeutung“, sagte Mary Gehring, außerordentliche Professorin für Biologie und Mitglied des Whitehead Institute for Biomedical Research am MIT. Laut dem Experten, der seit Jahren mit Saatgut arbeitet, ist es möglich, dass sich die potenziellen katastrophalen Auswirkungen des Klimawandels weiter verschlimmern werden. Aus diesem Grund könnte die Pflanzenepigenetik, die vererbbare Veränderungen der Genexpression ohne Änderung der Sequenz (Buchstaben oder Code) der DNA untersucht, die Antwort auf Mangel an Nahrung sein.

Einfach ausgedrückt versucht dieser Spezialist, Pflanzen zu modifizieren (ohne diese Änderungen auf die DNA zu übertragen), damit sie auf den weltweiten Bedarf an Nahrungsmitteln reagieren können, wenn die Folgen des Klimawandels auf die landwirtschaftlichen Ökosysteme zunehmen. Vor diesem Hintergrund möchte der Forscher des Gehring-Labors herausfinden, wie die Produktion genetischer Vielfalt in Pflanzen beschleunigt werden kann. Ziel ist es, Pflanzenpopulationen zu generieren, die sich an schwierige Umweltbedingungen anpassen und ihre Widerstandsfähigkeit entwickeln.

Damit sich Pflanzen besser an unterschiedliche Klimazonen anpassen können, entwickeln sie genetische Variationen, die zu phänotypischen Variationen führen. Diese Änderungen ermöglichen es ihnen beispielsweise, Widerstand gegen Überschwemmungen aufzubauen. Einige Pflanzen weisen diese permanenten genetischen Variationen nicht auf, weshalb Forscher schätzen, dass ihre Anpassung während des Klimawandels gefährdet wäre.

Um diesen Zweifel auszuräumen, konzentrierte sich Gehring auf Guandú, auch bekannt als Bohnen, grüne oder Schmalzbohnen, grüne Bohnen oder Bohnen. „Hülsenfrüchte sind sehr interessant, weil sie Stickstoff fixieren, so dass sie eine Symbiose mit Mikroben im Boden bilden und Stickstoff fixieren, der den Boden erneuern kann“, erklärte der Wissenschaftler und hob die Bedeutung ihrer Wahl hervor.

Er hob sogar die Ausweitung des Anbaus von Guandúes hervor, da sie in Asien, Afrika und Lateinamerika gegessen werden. In dieser kleinen Bohne finden Sie den höchsten Proteingehalt in einem Samen, der als Ersatz für Fleisch dienen kann. Ein weiterer positiver Punkt ist, dass es sich um Stauden handelt, die zwischen 3 und 5 Jahren leben, sodass sie Kohlendioxid über einen längeren Zeitraum aufnehmen können. Aber das ist noch nicht alles, sie sind dürreresistent und arbeiten bei der Bodenwiederherstellung zusammen.

„Der Klimawandel kann keiner von uns ignorieren. Wenn einer von uns in der Lage ist, dies auch auf sehr kleine Weise anzugehen, ist es wichtig, zu versuchen, dies zu erreichen „, sagte Gehring. In diesem Sinne konzentrierte sich der Wissenschaftler auf diese Hülsenfrucht, um eine universelle Technologie zu entwickeln, mit der Pflanzen ihre genetische Vielfalt erhöhen können.

Die Strategie des Experten konzentrierte sich auf transponierbare Elemente, die beim Menschen etwa 45% seines menschlichen Genoms ausmachen. „Transponierbare Elemente können mehrere Kopien von sich selbst erstellen, die Genexpression bewegen und verändern. Da Menschen und Pflanzen nicht unendlich viele dieser Kopien benötigen, gibt es Systeme, die sie vor dem Kopieren „zum Schweigen bringen“, erklärte Gehring.

Aus diesem Grund versucht der Wissenschaftler, dieses „Stummschalten“ in Pflanzen umzukehren, damit sie sich frei im gesamten Genom bewegen können, zusätzlich zu Mutationen oder zur Steigerung der Expression eines bestimmten Gens. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, die eine Mutagenese durch eine Chemikalie verursacht haben, die die DNA oder die Verwendung von Röntgenstrahlen modifizierte, und die daraus resultierenden Chromosomenrupturen, versucht Gehring, eine Proliferation von Transponierbaren durch den Einsatz von Chemikalien zu induzieren, die das Stummschalten von transponierbaren Elementen verhindern.

„Dies ist ein unerforschtes Gebiet, in dem Sie 50 Gene gleichzeitig oder 100 statt nur eines verändern“, erklärte der Wissenschaftler. Gleichzeitig gab er zu, dass „es ein ziemlich riskantes Projekt ist“. „Der Klimawandel kann keiner von uns ignorieren. Wenn einer von uns in der Lage ist, sich damit zu befassen, auch nur auf sehr kleine Weise, ist es wichtig, zu versuchen, dies zu erreichen „, sagte Gehring. Er schloss: „Es gehört zu unserer Verantwortung als Wissenschaftler, das Wissen, das wir haben, zu nutzen und zu versuchen, es auf diese Art von Problemen anzuwenden.“

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