Энергия — одно из ключевых понятий физики и фундаментальная характеристика материи. Она выражает способность системы совершать работу, создавать движение или вызывать изменения в окружающем мире. Энергия существует в различных формах — механической, тепловой, электрической, химической, ядерной и других — и может переходить из одной формы в другую, но никогда не исчезает, что отражает закон сохранения энергии.
"), оптимизации использования углекислого газа и, возможно, даже к биотехнологическим стратегиям борьбы с климатическим кризисом. С точки зрения глобального продовольственного обеспечения и углеродного баланса, это может означать начало новой эры. Фермент рубиско (рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа) катализирует включение молекулы CO₂ в органическое соединение, являясь точкой входа углерода в метаболизм растений. Но этот процесс крайне неэффективен: рубиско проводит всего несколько реакций в секунду, и часть его активности уходит на взаимодействие с кислородом, в результате чего происходит фотодыхание — энергетически затратный и бесполезный процесс. Проблема рубиско много лет оставалась технически сложной для модификации. Эволюция миллионами лет формировала его в определённой структуре, и даже малейшие изменения аминокислотной последовательности могли нарушать его работу. Однако исследователи из MIT применили подход, позволяющий обойти эти ограничения — технологию MutaT7, ранее созданную в их собственной лаборатории. Этот [метод](https://hanga.su/glossary/method "Метод — это системный подход, который помогает учёным решать сложные задачи и находить ответы на важные вопросы. В науке метод играет ключевую роль, направляя процесс познания и делая его результативным. От правильного выбора метода зависят точность и достоверность полученных данных.
") позволяет проводить мутагенез и селекцию прямо в живых клетках, значительно увеличивая скорость и масштаб эволюционных итераций. Используя эту платформу, исследователи начали с рубиско, выделенного из полуанаэробных бактерий семейства Gallionellaceae, обладающего относительно высокой скоростью действия. Затем они культивировали генетически модифицированные бактерии E. coli в насыщенной кислородом среде, создавая селекционное давление, при котором выживали только наиболее эффективные варианты фермента. Результатом стали три ключевые мутации, расположенные вблизи активного центра рубиско. Эти изменения увеличили его селективность к углекислому газу и снизили взаимодействие с кислородом. Итог — значительное увеличение скорости фиксации CO₂ и снижение потерь энергии на фотодыхание. Это может открыть путь к созданию растений с ускоренным фотосинтезом, которые растут быстрее, эффективнее используют солнечную энергию и требуют меньше ресурсов. Перспективы применения этих усовершенствованных форм рубиско в растениях пока находятся на этапе тестирования, но научное сообщество уже прогнозирует масштабные последствия. Считается, что при классическом фотосинтезе до 30% энергии теряется из-за побочной оксигеназной активности. Если новый рубиско уменьшит эту долю, можно будет повысить биомассу и урожайность на тех же площадях, не увеличивая потребление воды, удобрений и земли. Помимо аграрного потенциала, результаты имеют важное значение и для глобального климата. Ускорение фотосинтеза может способствовать более эффективному удалению CO₂ из атмосферы. В условиях роста концентрации парниковых газов даже умеренное увеличение фиксации углерода зелёными растениями может сыграть роль в замедлении климатических изменений. Работа MIT также демонстрирует перспективность направленной эволюции как инструмента синтетической биологии. Отказ от традиционного мутагенеза в пользу непрерывных, автоматизированных систем позволяет разрабатывать сложные молекулярные решения в течение недель, а не лет. В случае рубиско это открывает возможность для создания на заказ версий фермента, адаптированных к конкретным климатическим и агротехническим условиям. Следующим этапом может стать внедрение модифицированных рубиско в генетически изменённые сельскохозяйственные культуры. Такие растения смогут эффективно расти в регионах с высокой температурой, где оксигенация особенно велика, или в условиях повышенного содержания CO₂, где существует потенциал максимальной отдачи от улучшенной ферментативной активности. Параллельно развивается идея создания искусственных фотосинтетических систем, использующих ускоренные ферменты в синтетических биореакторах для производства биотоплива или органических веществ с минимальным углеродным следом. Фундаментальный результат работы MIT заключается в том, что рубиско — долгое [время](https://hanga.su/glossary/time "Время — это фундаментальная физическая величина, описывающая последовательность событий и меру их длительности. В научной картине мира время рассматривается не как абстрактная категория, а как измеримый параметр, связывающий процессы и определяющий порядок их развития. В классической механике время протекает равномерно и независимо от наблюдателя, однако теория относительности существенно расширила эти представления: скорость движения и гравитация способны изменять течение времени, что подтверждено экспериментально.
") считавшийся «недотрогаемым» с точки зрения биоинженерии — теперь может быть объектом рационального проектирования. Это разрушает давний барьер в фотосинтетической биохимии и открывает путь к новым формам биологического производства, в том числе — устойчивому сельскому хозяйству будущего. Таким образом, скромный бактериальный фермент может стать ключом к решению сразу двух глобальных вызовов — продовольственной безопасности и климатической устойчивости. И именно в этом, пожалуй, заключается величайшая сила фундаментальной науки — способность повлиять на жизнь миллиардов через молекулярные открытия. **Ссылка:** «Направленная эволюция сверхбыстрого Рубиско in vivo из полуанаэробной среды придает устойчивость к кислороду» [ DOI: 10.1073/pnas.2505083122.](https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2505083122 "DOI: 10.1073/pnas.2505083122") - [ Инновации ](https://hanga.su/innovations) - [ Климат ](https://hanga.su/climate) - [ Биотехнологии ](https://hanga.su/biotechnology) - [ Земля ](https://hanga.su/earth) - [ Экотехнологии ](https://hanga.su/eco-technologies) - Понравилось: 0 - Связанные материалы: [Исчезновение насекомых: почему даже дикие экосистемы теряют опылителей](https://hanga.su/1298,2025)| [Ученые нашли первые доказательства смещения Гольфстрима во время древнего климатического кризиса](https://hanga.su/2037,2026)| [Фальсифицированная климатическая математика: как богатые страны десятилетиями перекладывали ответственность за глобальное потепление](https://hanga.su/1315,2025)| [Человечество стремительно приближается к климатическому порогу: глобальное потепление может превысить 1,5°C уже к 2030 году](https://hanga.su/2022,2026) - Похожие материалы: [Будущее Земли: Как климатические изменения могут трансформировать нашу планету к 2100 году](https://hanga.su/667,2025) | [Инструменты и стратегии для адаптации к угрозам, вызванным климатом](https://hanga.su/135,2023) | [Климат и эволюция: как новые данные меняют представление о возникновении человека в Африке](https://hanga.su/937,2025) Загрузка следующей статьи... ## Schema ```json { "@context": "https://schema.org", "@type": "CollectionPage", "@id": "https://hanga.su/environment#collection", "name": "Среда", "url": "https://hanga.su/environment", "description": "Раздел «Среда» на HangaPro – материалы об экологии, изменении климата, устойчивом развитии, зелёных технологиях и защите окружающей среды." } ``` ```json { "@context": "https://schema.org", "@type": "BreadcrumbList", "itemListElement": [ { "@type": "ListItem", "position": 1, "name": "Hanga – ваш гид в мире науки и технологий. Читайте о последних научных открытиях, инновационных разработках, трендах технологий будущего и их влиянии на нашу жизнь. Углубляйтесь в сложное простым языком вместе с Hanga.", "item": "https://hanga.su" }, { "@type": "ListItem", "position": 2, "name": "Среда", "item": "https://hanga.su/environment" }, { "@type": "ListItem", "position": 3, "name": "Как ускоренный фотосинтез может изменить аграрную науку и замедлить климатические изменения", "item": "https://hanga.su/1038,2025.md" } ] } ``` ```json { "@context": "https://schema.org", "@type": "Article", "mainEntityOfPage": { "@type": "WebPage", "@id": "https://hanga.su/1038,2025.md" }, "headline": "Как ускоренный фотосинтез может изменить аграрную науку и замедлить климатические изменения", "description": "Фотосинтез — это основа жизни на планете, и его фундаментальный фермент, рубиско, играет ключевую роль в преобразовании углекислого газа в органические молекулы. Несмотря на свою важность, этот фермент издавна был объектом разочарования для биохимиков из-за своей медлительности и склонности к ошибочным реакциям с кислородом, которые снижают эффективность всего фотосинтетического процесса. Новое исследование учёных Массачусетского технологического института демонстрирует прорыв: им удалось увеличить каталитическую эффективность бактериального рубиско на 25% с помощью технологии непрерывной направленной эволюции.", "image": { "@type": "ImageObject", "url": "https://hanga.su/images/img_25/69d65eaa-3c95-441c-9c25-cbce8935d64e.jpg" }, "publisher": { "@type": "Organization", "name": "Наука, технологии и инновации: откройте мир знаний | HangaPro", "logo": { "@type": "ImageObject", "url": "https://hanga.su/images/iconset/android-icon-192x192.png" } }, "author": { "@type": "Person", "name": "Reviewer", "url": "https://hanga.su/about-us" }, "datePublished": "2025-07-16T10:25:24+03:00", "dateCreated": "2025-07-16T10:25:24+03:00", "dateModified": "2025-07-16T10:25:24+03:00" } ```