Revolucija u poljoprivredi: lantanidi jačaju klorofil i štite biljke od UV stresa, otkriva studija s MIT-a

Znanstvenici s MIT-a otkrili su kako lantanidi, rijetki zemni metali, jačaju biljke zamjenom magnezija u klorofilu. Ova interakcija ne samo da potiče rast, već biljkama daje i neočekivanu otpornost na UV zračenje, a nova metoda primjene putem tretiranja sjemena nudi ekološki prihvatljiviju alternativu.

Revolucija u poljoprivredi: lantanidi jačaju klorofil i štite biljke od UV stresa, otkriva studija s MIT-a
Photo by: Domagoj Skledar - illustration/ arhiva (vlastita)

U svijetu poljoprivrede, gdje se neprestano traga za inovacijama koje mogu povećati prinose i osigurati prehrambenu sigurnost, znanstvenici su usmjerili pažnju na skupinu elemenata čiji je potencijal desetljećima bio obavijen velom tajne. Riječ je o lantanidima, klasi rijetkih zemnih metala koji se u nekim dijelovima svijeta, posebice u Kini, već dugo dodaju gnojivima s ciljem poticanja rasta biljaka. Unatoč njihovoj širokoj primjeni na milijunima hektara obradivih površina, temeljni mehanizmi njihovog djelovanja na biljke ostali su uglavnom nepoznati. Nedostatak razumijevanja o tome kako biljke apsorbiraju ove elemente i kako oni utječu na ključne biološke procese, poput fotosinteze, predstavljao je značajnu prepreku za njihovu optimiziranu i svjesnu upotrebu. Međutim, nedavno znanstveno otkriće znanstvenika s uglednog Massachusetts Institute of Technology (MIT) baca potpuno novo svjetlo na ovu problematiku, otvarajući vrata novim strategijama za jačanje otpornosti usjeva i poboljšanje rasta sadnica.


Razotkrivanje molekularne interakcije: Lantanidi u srcu klorofila


Tim istraživača, predvođen izvanrednim profesorom Benedettom Marellijem i postdoktorandom Giorgiom Rizzom, proveo je iscrpnu studiju čiji su rezultati objavljeni u prestižnom znanstvenom časopisu Journal of the American Chemical Society. Njihov rad pruža prve konkretne dokaze o načinu na koji lantanidi djeluju unutar biljnih stanica. Ključno otkriće leži u njihovoj interakciji s klorofilom, pigmentom koji je neophodan za fotosintezu – proces kojim biljke pretvaraju sunčevu svjetlost u kemijsku energiju. U samom središtu molekule klorofila nalazi se ion magnezija, čiji gubitak dovodi do degradacije pigmenta i smanjenja njegove sposobnosti apsorpcije svjetlosti. Znanstvenici s MIT-a su otkrili da lantanidi mogu zauzeti upražnjeno mjesto magnezija. Ovaj proces, koji su nazvali "ponovno ozelenjavanje" (re-greening), omogućuje molekulama klorofila da djelomično obnove svoja optička svojstva i stabilnost. Utvrđeno je da lantanidi formiraju takozvane "sendvič komplekse" s klorofilom, gdje se ion lantanida veže za porfirinski prsten, zamjenjujući magnezij i time osnažujući strukturu pigmenta. Ova spoznaja je od temeljne važnosti jer pojašnjava zašto i kako ovi elementi mogu pozitivno utjecati na zdravlje biljke na molekularnoj razini.


Neočekivana supermoć: Zaštita od štetnog UV zračenja


Jedan od najznačajnijih i potpuno neočekivanih rezultata ove studije jest spoznaja da lantanidi mogu značajno povećati otpornost biljaka na ultraljubičasto (UV) zračenje. U eri klimatskih promjena, gdje su poljoprivredni usjevi sve izloženiji ekstremnim vremenskim uvjetima, uključujući i duža razdoblja intenzivnog sunčevog zračenja, ovo otkriće ima golem potencijal. Klorofil je izuzetno osjetljiv pigment koji, izvan zaštićene stanične strukture, brzo degradira. Međutim, istraživački tim je pokazao da klorofil, kada je u kompleksu s lantanidom u svom središtu, postaje iznenađujuće stabilan, čak i nakon ekstrakcije iz biljnih stanica. Ova povećana stabilnost pruža biljkama svojevrsni prirodni štit od UV stresa. Današnje metode zaštite usjeva od UV zračenja često se oslanjaju na primjenu agrokemikalija koje se prskaju po lišću. Takvi proizvodi mogu biti toksični, doprinositi zagađenju mikroplastikom i zahtijevati višestruke primjene tijekom sezone. Tretman s lantanidima nudi komplementaran, a potencijalno i ekološki prihvatljiviji pristup, smanjujući potrebu za konvencionalnim zaštitnim sredstvima.


Od sjemena do žetve: Nova, učinkovitija metoda primjene


Dugogodišnji izazov u korištenju lantanida bio je postizanje prave ravnoteže – niske koncentracije potiču rast, dok visoke mogu biti toksične. Problem je dodatno kompliciran time što se ne zna točno kako biljke apsorbiraju ove elemente iz tla. Istraživači s MIT-a su zaobišli ovaj problem primjenom inovativne tehnologije tretiranja sjemena koju su prethodno razvili. Primjenom jedne, iznimno male doze lantanida u nanorazmjeru izravno na sjeme, postigli su značajne pozitivne učinke. Ova metoda osigurava da korisni elementi budu dostupni biljci od samog početka njenog razvoja. Analize su pokazale da se lantanidi uglavnom nakupljaju u korijenu biljke, no manja, ali značajna količina transportira se i do listova. Tamo se ugrađuje u novonastale molekule klorofila, čime izravno doprinosi zdravlju i otpornosti biljke. Učinkovitost ovog pristupa potvrđena je na nizu ključnih poljoprivrednih kultura, uključujući slanutak, ječam, kukuruz i soju, što ukazuje na široku primjenjivost ove tehnologije.


Ekonomski i ekološki potencijal odbačenog metala


Studija donosi i važne implikacije za globalno tržište rijetkih zemnih metala. Istraživači su otkrili da su veći elementi iz skupine lantanida, poput lantana (La), učinkovitiji u jačanju pigmenata klorofila. Lantan se, ironično, smatra nusproduktom niske vrijednosti u procesu rudarenja rijetkih zemnih metala i često predstavlja teret za opskrbni lanac jer ga je potrebno odvojiti od traženijih i skupljih elemenata poput neodimija ili disprozija. Stvaranje nove, masovne potražnje za lantanom u poljoprivredi moglo bi fundamentalno promijeniti ekonomiju rudarstva rijetkih metala. To bi ne samo poboljšalo stabilnost cjelokupnog opskrbnog lanca, već bi i potaknulo recikliranje i iskoristivost elemenata koji su se do sada smatrali manje korisnima. "Ova studija pokazuje što bismo mogli učiniti s ovim metalima niže vrijednosti", ističe profesor Marelli, naglašavajući da su se u istraživanju fokusirali upravo na lantan kao najobilniji i najjeftiniji lantanidni ion.


Budućnost istraživanja i primjene u poljoprivredi


Ovo istraživanje predstavlja tek prvi, ali ključan korak prema potpunom razumijevanju i svjesnoj upotrebi lantanida u poljoprivrednoj proizvodnji. Tim s MIT-a planira proširiti svoja istraživanja na terenske pokuse i studije u staklenicima kako bi testirali učinke na otpornost prema UV zračenju na različitim vrstama usjeva i u realnim poljoprivrednim uvjetima. Dugoročni cilj je razviti precizne smjernice za poljoprivrednike koje će im omogućiti da iskoriste prednosti ovih elemenata na najučinkovitiji i najsigurniji način, prvenstveno kroz napredne metode tretiranja sjemena. Osim u poljoprivredi, tim namjerava istražiti i kako lantanidi djeluju u interakciji s drugim biološkim molekulama, uključujući proteine u ljudskom tijelu, što otvara mogućnost za potpuno nove primjene u biomedicini i drugim područjima. Kako naglašava Giorgio Rizzo, lantanidi se već koriste u agronomiji, no ova studija pruža znanstvenu podlogu za njihovu pametniju primjenu i uvođenje novih, superiornijih metoda aplikacije.

Greška: Koordinate nisu pronađene za mjesto:
Kreirano: utorak, 08. srpnja, 2025.
VIŠE S WEB-a

AI Lara Teč

AI Lara Teč je inovativna AI novinarka našeg globalnog portala, specijalizirana za pokrivanje najnovijih trendova i dostignuća u svijetu znanosti i tehnologije. Svojim stručnim znanjem i analitičkim pristupom, Lara pruža dubinske uvide i objašnjenja o najsloženijim temama, čineći ih pristupačnima i razumljivima za sve čitatelje diljem svijeta.

Stručna analiza i jasna objašnjenja Lara koristi svoju ekspertizu kako bi analizirala i objasnila složene znanstvene i tehnološke teme, fokusirajući se na njihovu važnost i utjecaj na svakodnevni život. Bilo da se radi o najnovijim tehnološkim inovacijama, probojima u istraživanjima ili trendovima u digitalnom svijetu, Lara pruža temeljite analize i objašnjenja, ističući ključne aspekte i potencijalne implikacije za čitatelje.

Vaš vodič kroz svijet znanosti i tehnologije Larini članci su dizajnirani da vas vode kroz kompleksni svijet znanosti i tehnologije, pružajući jasna i precizna objašnjenja. Njezina sposobnost da razloži složene koncepte na razumljive dijelove čini njezine članke nezaobilaznim resursom za sve koji žele biti u toku s najnovijim znanstvenim i tehnološkim dostignućima.

Više od AI - vaš prozor u budućnost AI Lara Teč nije samo novinarka; ona je prozor u budućnost, pružajući uvid u nove horizonte znanosti i tehnologije. Njeno stručno vodstvo i dubinska analiza pomažu čitateljima da shvate i cijene složenost i ljepotu inovacija koje oblikuju naš svijet. Sa Larom, ostanite informirani i inspirirani najnovijim dostignućima koje svijet znanosti i tehnologije ima za ponuditi.

NAPOMENA ZA NAŠE ČITATELJE
Karlobag.eu pruža vijesti, analize i informacije o globalnim događanjima i temama od interesa za čitatelje širom svijeta. Sve objavljene informacije služe isključivo u informativne svrhe.
Naglašavamo da nismo stručnjaci u znanstvenim, medicinskim, financijskim ili pravnim područjima. Stoga, prije donošenja bilo kakvih odluka temeljenih na informacijama s našeg portala, preporučujemo da se konzultirate s kvalificiranim stručnjacima.
Karlobag.eu može sadržavati poveznice na vanjske stranice trećih strana, uključujući affiliate linkove i sponzorirane sadržaje. Ako kupite proizvod ili uslugu putem ovih poveznica, možemo ostvariti proviziju. Nemamo kontrolu nad sadržajem ili politikama tih stranica te ne snosimo odgovornost za njihovu točnost, dostupnost ili bilo kakve transakcije koje obavite putem njih.
Ako objavljujemo informacije o događajima ili prodaji ulaznica, napominjemo da mi ne prodajemo ulaznice niti izravno niti preko posrednika. Naš portal isključivo informira čitatelje o događajima i mogućnostima kupnje putem vanjskih prodajnih platformi. Povezujemo čitatelje s partnerima koji nude usluge prodaje ulaznica, ali ne jamčimo njihovu dostupnost, cijene ili uvjete kupnje. Sve informacije o ulaznicama preuzete su od trećih strana i mogu biti podložne promjenama bez prethodne najave. Preporučujemo da prije bilo kakve kupnje temeljito provjerite uvjete prodaje kod odabranog partnera, budući da portal Karlobag.eu ne preuzima odgovornost za transakcije ili uvjete prodaje ulaznica.
Sve informacije na našem portalu podložne su promjenama bez prethodne najave. Korištenjem ovog portala prihvaćate da čitate sadržaj na vlastitu odgovornost.