Het eiwit Rubisco

Planten hebben hun vermogen om zonlicht om te zetten in energie voor hun eigen voortbestaan, de fotosynthese, ‘geleend’ van cyanobacteriën, maar sedert dat gebeurd is, is het rendement van dat systeem bij de meeste planten nauwelijks vooruitgegaan. Integendeel. Dat was anders bij cyanobacteriën. Hun fotosynthese is nu sneller en efficiënter geworden. Die twee zaken combineren zou superplanten kunnen opleveren, maar dat was tot nu toe nog niet gelukt. Onlangs hebben onderzoekers van de Amerikaanse Cornell-universiteit en van Rothamsted Research in Groot-Brittannië met succes bij een tabaksplant een sleutelenzym in de fotosynthese vervangen door een snellere ‘versie’ van een cyanobacterie. Met die vervanging zouden 25% hogere opbrengsten kunnen  worden behaald, maar dan moet er nog wel wat worden gesleuteld.

Het enzym in kwestie is Rubisco gedoopt, een afkorting van ribulose-1,5-bifosfaatcarboxylaseoxygenase. Dat katalyseert de reactie om kooldioxide uit de lucht om te zetten in suikers. Een niet onbelangrijk proces, maar dat enzym is akelig traag: duizenden keer trager dan door andere enzymen gekatalyseerde processen.Toen het enzym zich ontwikkelde was de lucht vol CO₂, maar bevatte nauwelijks zuurstof. Nu is dat een tikje anders. Het schijnt dat dat enzym zelfs zuurstof voor kooldioxide aanziet, een afwijking en verspilling van veel energie. De doelmatigheid van dat enzym is bepalend voor de eoeveelheid zonne-energie die planten kunnen vastleggen.
Gaandeweg is de evolutie wel zo ver gevorderd dat het enzym kooldioxide beter ‘herkent’, maar dat is ten koste van de snelheid gegaan. Cyanobacteriën, de leveranciers van het systeem aan planten, hebben een methode gevonden om CO₂ te concentreren rond Rubisco. Die konden toe met de oude, snellere versie van Rubisco. Het ‘overzetten’ van het juiste gen zou de oogst met 25% vergroten. Bovendien zouden die planten minder water nodig hebben, omdat ze hun huidmondjes niet zo wagenwijd open hoeven hebben staan. Daar werken de onderzoekers van de Cornell-universiteit en Rothemsted nu aan. Ze zijn nog niet helemaal zo ver, want er moeten nog een paar stukjes van het systeem van de cyanobacteriën worden overgezet, maar de eerste grote stap zou zijn gezet.
Volgens een commentator Michael Le Page in het blad the New Scientist  lijkt dit groot nieuws, maar er zit wel een adder onder het gras. Tot nu toe hadden wilde planten weinig voordeel van genetisch gemanipuleerde planten, maar dat wordt anders als er planten zouden komen met een superieur fotosynthesesysteem. Er zou een 30 miljoen jaar oud voorbeeld zijn. Toen ontwikkelden zich planten die ook kooldioxide verzamelden zoals de cyanobacteriën, de C₄-planten, en hoewel ze maar 4% van de plantensoorten uitmaken, zijn ze goed voor 25% van de biomassa. Als je in de savanne kijkt zie je bijna alleen maar C₄-planten. Zie daar ons voorland en reden tot overpeinzing, zo stelt Le Page.
We zouden met de superplanten door kunnen gaan en ook de wilde planten kunnen ‘opvoeren’. Ach ja, waarom ook niet, betoogt hij, we leven toch al in het antropoceen.

Ik wil hem er wel even aan herinneren dat, om het zacht te zeggen, niet alle menselijke ingrepen even succesvol zijn geweest, met als groot zwerend voorbeeld de aardopwarming. Bovendien komt de vraag bij me boven: als die C₄-planten zo succesvol zijn, waarom maken ze dan niet 100% van de plantenwereld uit? Zijn ze evolutionair toch niet zo superieur? En dan nog, waarom gebruiken de onderzoekers niet het genetisch materiaal van die C₄-planten. Zoals ik hier al vaker beweerd heb leveren sommige antwoorden alleen maar meer vragen op. Dit is zo’n onderzoek (en als ik een echte journalist was zou ik dat de onderzoekers hebben gevraagd).

Bron: the New Scientist.