Vědcům z Sheffieldské univerzity se podařilo objevit enzym, který umožňuje získávat snadno fosfor. Pokud by se povedlo prosadit ho v průmyslových rozměrech, mělo by to podle autorů studie potenciál nahradit dnešní fosfátová hnojiva, bez nichž je moderní zemědělství nepředstavitelné.
Nový objev slibuje nahradit zatím nenahraditelná hnojiva pomocí enzymů
Nově objevený enzym by měl snížit spotřebu fosfátových chemických hnojiv, na nichž jsou závislé globální systémy produkce potravin. Tato hnojiva se totiž dnes získávají těžbou neobnovitelných a stále dražších anorganických zdrojů horninového fosfátu. Navíc se většina z jejich ložisek nachází v politicky nestabilních částech planety, popisují vědci ve studii, která vyšla v odborném časopise PNAS.
Bez fosforu není života
Všechny organismy na Zemi, rostliny i živočichové, potřebují fosfor pro svůj zdravý růst a vývoj. Jenže jeho zásoby jsou ve fosfátech omezené – a ubývá jich. To do budoucna ohrožuje výnosy plodin a tím i udržitelnost našich globálních systémů produkce potravin. Zemědělství je největším spotřebitelem neobnovitelného fosforu, takže jeho omezené zásoby mají důležité důsledky pro globální potravinovou bezpečnost, biologickou rozmanitost i regulaci klimatu.
Nejjednodušší formou fosforu používanou v hnojivech jsou neobnovitelné anorganické fosforečnany. V oceánu a půdě se většina celkového fosforu vyskytuje ve složitých organických formách, což vyžaduje enzymy obecně známé jako fosfatázy, které uvolňují fosfáty, aby je rostliny a řasy mohly využít jako živinu.
Výzkumníci z univerzitního Institutu pro udržitelné potraviny teď dokázali identifikovat jedinečnou bakteriální fosfatázu, která se hojně vyskytuje v životním prostředí. Látka jménem PafA dokáže účinně uvolňovat fosfáty používané v hnojivech z jejich organických forem – tedy z přírody, kde jsou obsaženy.
Studie prokázala, že PafA dokáže rychle mineralizovat přirozeně se vyskytující organický fosfát nezávisle na jeho množství. Většina enzymů právě s tímto měla problém, jakmile bylo fosfátu moc, enzymy přestávaly fungovat. PafA je ale jedinečná v tom, že její funkce při hromadění fosfátu netrpí.
Praktické aplikace jsou zatím vzdálené
„Náš další výzkum bude zkoumat, jak PafA funguje. Pochopení její funkce je klíčové pro to, abychom byli schopni navrhnout optimalizované enzymy pro použití v zemědělství,“ uvedli autoři výzkumu.
Tým teď pracuje na zkoumání toho, co způsobuje, že některé formy PafA jsou aktivnější než jiné. Cílem je navrhnout enzym, který by mohl být využit k podpoře udržitelného zemědělství, a to prostřednictvím poskytování snadno dostupných organických zdrojů fosforu pro rostliny.
