Растения могут расти почти в темноте: три перспективных применения открытия

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что растениям для роста требуется гораздо меньше света, чем считалось ранее. Немецкие учёные погрузили датчики света в арктические воды на глубину 50 метров, чтобы определить минимальный уровень освещённости, при котором возможна растительная жизнь. Результаты оказались поразительными.

Микроскопические водоросли (микроводоросли) способны к фотосинтезу — процессу преобразования света в энергию — при чрезвычайно низкой освещённости. Они осуществляли этот процесс при рекордно низком уровне света: всего 0.04 микромоль фотонов м⁻²/с⁻¹. Это значение близко к теоретическому пределу, предсказанному компьютерными моделями — 0.01 микромоль фотонов м⁻²/с⁻¹.

Для сравнения: в ясный день в Европе уровень освещённости составляет 1500–2000 микромоль фотонов м⁻²/с⁻¹. Это более чем в 37 000–50 000 раз больше света, чем требуется арктическим микроводорослям. Открытие демонстрирует невероятную адаптацию растений к экстремальным условиям.

1. Увеличение продолжительности вегетационного периода

Многие регионы мира, удалённые от экватора, страдают от нехватки солнечного света из-за долгих зим или постоянной облачности. Например, в 2024 году в Великобритании зафиксирован один из самых низких показателей суммарной продолжительности солнечного сияния с 1900-х годов.

Зная, как мало света нужно для фотосинтеза, учёные могут использовать генетический потенциал арктических микроводорослей для создания сельскохозяйственных культур, требующих меньше света. Это позволит увеличить производство продовольствия в регионах с коротким вегетационным периодом и повысить урожайность даже в таких относительно южных странах, как Великобритания.

2. Устойчивое сельское хозяйство

Открытие может принести пользу для выращивания растений в закрытых помещениях: теплицах, политуннелях или вертикальных фермах. Эти системы часто зависят от искусственного освещения, которое требует много энергии и увеличивает затраты.

Если вывести культуры, способные к фотосинтезу при более низкой интенсивности света (без ущерба для урожайности, вкуса или запаха), спрос на энергию для освещения можно снизить. Это сократит расходы, потенциально снизит цены для потребителей и поможет уменьшить выбросы углерода.

3. Космическое земледелие

Одно из самых перспективных применений этого исследования — возможность облегчить выращивание растений в космосе. Одна из главных проблем длительных миссий на Луну, Марс и дальше — обеспечение экипажа продовольствием. Солнечного света может быть мало, поэтому потребуются высокоэффективные и энергосберегающие методы производства пищи.

Открытие, что фотосинтез возможен при минимальном освещении, предполагает, что культуры можно будет выращивать на других планетах или космических кораблях, тратя на освещение меньше энергии, чем считалось ранее. В сочетании с культурами, уже опробованными в космосе (шпинат, салат, картофель), это может стать критически важным шагом для долгосрочных космических миссий.