2024-11-08T14:25:07+03:00
צוות של מדענים מסין, בראשות Weixin Huang מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין (Hefei), עשה תגלית חשובה : קרינת גמא יכולה להמיר מתאן למגוון מוצרים, כולל פחמימנים, מולקולות המכילות חמצן ואפילו חומצות אמינו, בטמפרטורת החדר.
לתגובה כזו יש ככל הנראה תפקיד חשוב ביצירת מולקולות אורגניות מורכבות ביקום, ואולי אף במקור החיים. בנוסף, הוא פותח אסטרטגיות חדשות להמרה תעשייתית של מתאן למוצרים בעלי ערך גבוה בתנאים קלים.
בניגוד לרוב חקר החלל, הנערך בוואקום ובטמפרטורות נמוכות במיוחד, הצוות הסיני חקר את התגובות של מתאן בטמפרטורת החדר בשלבי הגז והמים בהשפעת קרני גמא שנוצרו על ידי קובלט-60.
הרכב תוצרי התגובה משתנה בהתאם לחומרי המוצא. מתאן טהור מגיב עם תפוקה נמוכה מאוד כדי לייצר אתאן, פרופאן ומימן. תוספת חמצן מגבירה את ההמרה, בעיקר מייצרת CO2, אך גם CO, אתילן ומים.
בנוכחות מים, מתאן בשלב המימי מגיב ליצירת אצטון ואלכוהול שלישוני בוטיל; בשלב הגז – אתאן ופרופאן. כאשר מוסיפים מים וחמצן, התגובות מואצות באופן משמעותי. פורמלדהיד, חומצה אצטית ואציטון נוצרים בשלב המימי. אם מוסיפים גם אמוניה, חומצה אצטית יוצרת גליצין, חומצת אמינו שנמצאת גם בחלל החיצון.
"בהשפעת קרינת גמא, גליצין יכול להיות מופק מתאן, חמצן, מים ואמוניה – מולקולות הפזורות באופן נרחב בחלל", אומר Weixin Huang. הצוות פיתח ערכת תגובה המסבירה את מסלולי היווצרותם של המוצרים הבודדים. רדיקלי חמצן (∙O2−) ו-∙OH ממלאים תפקיד חשוב בתהליכים אלה. קצב התגובות אינו תלוי בטמפרטורה ולכן יכול להתרחש גם בחלל החיצון.
בנוסף, הצוות הצליח להוכיח שלמרכיבי החומר החלקיקים השונים של אבק בין-כוכבי – דו תחמוצת הסיליקון, תחמוצת ברזל, סיליקט מגנזיום ותחמוצת גרפן – יש השפעות שונות על סלקטיביות המוצר. ייתכן שההרכב המגוון של האבק הבין-כוכבי תרם לפיזור לא אחיד של מולקולות בחלל.
סיליקון דו חמצני מוביל להמרה סלקטיבית יותר של מתאן לחומצה אצטית. לדברי Weixin Huang, מכיוון שקרני גמא הן מקור אנרגיה זמין, בטוח ובר קיימא, מתאן יכול לשמש כחומר הזנה לפחמן ולהמיר אותו למוצרים בעלי ערך גבוה בתנאים קלים, בעיה ארוכת שנים בכימיה סינתטית תעשייתית.
ג'ניפר דודנה, יוצרת שותפה של טכנולוגיית עריכת הגנים פורצת הדרך CRISPR, אמרה כי הטכנולוגיה תסייע להתמודד עם האיומים ההולכים וגדלים של שינויי אקלים על ידי מתן צמחים ובעלי חיים מותאמים יותר לתנאים חמים, יבשים, רטובים יותר או בלתי צפויים.
"הפוטנציאל הוא עצום", אמרה דודנה, ששיתפה פרס נובל בכימיה לשנת 2020 על השתתפותו בגילוי CRISPR. "מהפכת CRISPR יוצאת לדרך."
בחודש שעבר המכון לחדשנות גנומית (IGI), שהוקמה על ידי Doudna, ארגנה פסגת אקלים וחקלאות באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, כדי לדון כיצד עריכת גנום יכולה לסייע במאבק בשינויי האקלים.
בעבר פרסמו דודנה ושותפיה עֲבוֹדָה בכתב העת Science, שהראה שניתן לתכנת את מערכת החיסון החיידקית למצוא ולחתוך חלקים ספציפיים של DNA. החולים הראשונים כבר קיבל רֵאשִׁית מוּתָר טיפול במחלת תאי חרמש שנוצרו באמצעות CRISPR.
רשימת המוצרים שנוצרו באמצעות CRISPR הולכת וגדלה לאט. ביניהם צמחים ובעלי חיים מהונדסים גנטית המותאמים יותר לשרוד בתנאים הנגרמים משינויי אקלים. בארצות הברית, למשל, מותרת מכירת בשר מבקר קצר שיער המותאמים יותר לטמפרטורות גבוהות, דבר המאושר על ידי מנהל המזון והתרופות בשנת 2022 .
חברות אחרות משתמשות ב-CRISPR כדי ליצור תירס עם גבעולים חזקים המפחיתים את הסיכון לאובדן יבול מסופות קשות, וגידולי כיסוי חדשים שיכולים לספוג טוב יותר פחמן דו חמצני.
IGI פועלת גם לפיתוח אורז עמיד לבצורת וגידולים אחרים שיכולים ללכוד ולאגור יותר פחמן דו חמצני, גז החממה העיקרי המניע את שינויי האקלים. בנוסף, נבדקת האפשרות להשתמש ב-CRISPR כדי להפחית את המתאן הנפלט מהפרות.
ארה"ב הרפה את התקנות והתיוג של מזונות מהונדסים גנטית, ומאפשרת שינויים ב-CRISPR שאחרת היו מתרחשים באופן טבעי, אבל בזמן קצר בהרבה.
למרות ש-CRISPR מאפשר לערוך במדויק את הגנים המעניינים, פיתוח מוצרים כאלה עדיין דורש מאמץ וזמן משמעותיים. מחלוקת על פטנטים של CRISPR מאטה גם את הדרך שבה מוצרים חקלאיים חדשים מגיעים לשוק, אך מדענים ממשיכים לחפש גישות וכלים חלופיים לשיפור עריכת הגנים.
Doudna מדגישה את החשיבות של שימוש זהיר ב-CRISPR ומאמינה שהגישה האמריקנית לוויסות ותיוג מוצרים מבוססי CRISPR מבוססת על מדע. לדעתה, יש להתמקד בתוצר הסופי, ולא בתהליך יצירתו.
נותרו שאלות, אבל ההבטחה של CRISPR לחקלאות מרגשת: הטכנולוגיה יכולה להפוך לכלי חשוב בהסתגלות לתנאים משתנים ופתרון בעיות ביטחון תזונתי.
