Molekula dusíku totiž reaguje krajně neochotně. Oxidy dusíku vznikají v atmosféře přímou syntézou víceméně jen účinkem blesků. A připravit přímou syntézou amoniak vyžaduje teploty, tlak a katalyzátory. Právě syntéza amoniaku se podle některých názorů pokládá za faktor, který Německu umožnil vzdorovat za první světové války britské blokádě obchodu a válku málem vyhrát (německé zemědělství a zásobování potravinami bylo před syntézou amoniaku závislé na dovozu ledku apod. dusičných hnojiv).
Dusík obecně je prvkem limitujícím růst rostlin. Proto hnojíme dusíkatými hnojivy nebo nepřímo pomocí luštěnin, které dokáží získávat dusík přímo z atmosféry pomocí symbiotických bakterií žijících u jejich kořínků. Stejně tak zvládají absorpci dusíku z atmosféry sinice (podle současné klasifikace prostě druh bakterií). Tento proces umožňuje enzym nitrogenáza; pracuje za běžného tlaku a teploty, molekulární dusík redukuje na amoniak, který se pak ihned zabudovává do organických látek, např. jako aminokyselina. Není šokující srovnat tento proces s tím, jak klopotně dokážeme syntetizovat amoniak v chemické výrobě? Tady samozřejmě vzniká řada otázek: jak se celý mechanismus evolučně vyvinul, zda vznikl jenom jednou nebo opakovaně/nezávisle na sobě… Každopádně eukaryota ho již nezvládají.
Hnojení polí je drahé a má i další vedlejší účinky. Jak tedy naučit např. obilniny fixovat vzdušný dusík? Jednou z možností jsou genetické modifikace, vnést geny sinic do genomu užitkových rostlin, to se však dosud zřejmě nikomu nepodařilo (v EU by taková technologie téměř jistě čekala na schválení celá desetiletí, nicméně se podle všeho nepoužívá ani např. v Číně; takže opravdu nejspíš prostě neexistuje). Edward Cocking a jeho kolegové z Centre for Crop Nitrogen Fixation na University of Nottingham přicházejí s jiným řešením. Symbiotické bakterie by prý mohly prorůstat i kořeny jiných rostlin než luštěnin, ba fungovat přímo uvnitř buněk podobně jako mitochondrie: což občas i skutečně dělají, Cocking to zaznamenal u cukrové třtiny. Mohlo by se tomu i pomoct, třeba různě máčet semena do kultur těchto bakterií nebo je jinak vpravovat dovnitř buněk.
Podrobnosti nejsou přirozeně známy, protože postup má obrovským komerční potenciál. Byla licencována firmě Azotic Technologies, která optimisticky předpokládá dostupnost technologie v řádu 2-3 let.
Zdroj: Phys.org
Poznámky:
– A co technika studené fixace atmosferického dusíku, proč se to dosud nepodařilo vyvinout? Analogie: solární článek je obdobou fotosyntézy.
– Samozřejmě tvrzení, že s dostatkem dusíku nebude třeba hnojit, je poněkud nadsazené, jsou i jiné limitující prvky (viz i např. označení NPK hnojiva).
– Zdůrazňuje se, že dusík by dokázaly fixovat buňky kořenů, nemluví se třeba o listech. Proč? Nitrogenáza podle všeho pro svou funkci potřebuje spíše anaerobní až méně aerobní prostředí, kyslík enzymu vadí. (Možná by bakterie obývaly i jiné části rostliny, ale zde by reakce neprobíhala.)
– Jak by příslušná změna prostřednictvím symbiotické bakterie byla dědičná (při pohlavním i vegetativním rozmnožování)? V tomto je GMO spíše výhodnější?
