Создана компьютерная модель фотосинтеза

Учёные из университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana-Champaign — UIUC) создали первую компьютерную модель растения, которое даёт больше листьев и плодов без внесения дополнительного количества удобрений. Такое стало возможным благодаря созданию модели эволюционного процесса.
Стивен Лонг первым в своей лаборатории задался вопросом:
Стивен Лонг первым в своей лаборатории задался вопросом: "А можем ли мы спрогнозировать такие искусственные условия, в которых растение будет обладать гораздо большей урожайностью, нежели в природе?" (фото L. Brian Stauffer).
С помощью фотосинтеза растения фитопланктон и некоторые бактерии преобразуют энергию солнца в химическую энергию своих клеток. Бóльшая часть это процесса у растений происходит в листьях. При этом идёт целая цепь реакций с участием десятков белков-ферментов и других химических компонентов.

Компьютерная модель учёных имитирует все этапы процесса фотосинтеза. И хотя исследователи потратили на её создание уйму времени и средств, такой результат получить значительно легче и дешевле, чем если бы пришлось изучать влияние каждого белка в отдельности в реальном листе.

"Кроме того, теперь, когда процесс фотосинтеза у нас есть в виде некой программы, мы можем протестировать любые его вариации в самых разных условиях окружающей среды", — говорит Стивен Лонг (Steven Long), профессор биологии растений и растениеводства в UIUC.

Чтобы провести все расчёты, биологам понадобились мощные ресурсы, и они обратились в Национальный центр суперкомпьютерных вычислений и интенсивных прикладных программ (National Center for Supercomputing Applications — NCSA).

Как сказано в пресс-релизе UIUC, сначала учёные просчитали относительное количество каждого из протеинов, вовлечённых в фотосинтез, потом создали массив связанных дифференциальных уравнений, каждое из которых может описать один шаг процесса.

Затем они модифицировали модель так, чтобы она максимально точно совпадала с реальным процессом (происходящим в листьях живых растений под влиянием внешних условий).

Далее учёные запрограммировали модель на беспорядочное варьирование количества тех или иных ферментов в процессе фотосинтеза (в предположении, что количество поступающего в организм растения азота стабильно). И заставили программу добиться от смоделированного растения максимальной урожайности.

Если считать, что эволюция – это отбор желаемых качеств, то можно сказать, что учёные "эволюционировали" растение до практически вдвое большей продуктивности (поэтапно компьютерная модель отобрала несколько белков, повышенное содержание которых привело к такому результату).

Эти данные сравнили с результатами предыдущих исследований трансгенных растений с повышенной урожайностью и обнаружили соответствие содержания белков в реальных тканях и в модели, что подтвердило её правильность.

Кроме того...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
3D сканер человеческого тела
3D сканер человеческого тела 3D сканер человеческого тела
Компания Philips презентовала свою новую разработку – высокочеткий 3D сканер человеческого тела
Транзистор можно сплести из нанотрубок
Транзистор можно сплести из нанотрубок Транзистор можно сплести из нанотрубок
Ученые сконструировали первый в мире транзистор, представляющий собой сетку из нанотрубок
Создана компьютерная модель фотосинтеза
Создана компьютерная модель фотосинтеза Создана компьютерная модель фотосинтеза
Учёные из университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana-Champaign — UIUC) создали первую компьютерную модель растения
Тесла и его изобретения
Тесла и его изобретения Тесла и его изобретения
Многие изобретения Теслы до сих пор хранятся правительством США под грифом "Совершенно секретно"
Hitachi продемонстрировала робота для офисной работы
Hitachi продемонстрировала робота для офисной работы Hitachi продемонстрировала робота для офисной работы
Компания Hitachi на днях продемонстрировала робота EMIEW 2 (excellent mobility and interactive existence as workmate)
Физики поставили рекорд скорости нагрева
Физики поставили рекорд скорости нагрева Физики поставили рекорд скорости нагрева
В лабораторных условиях была достигнута скорость нагрева в миллиард миллиардов градусов в секунду
Германия планирует запустить лунный аппарат
Германия планирует запустить лунный аппарат Германия планирует запустить лунный аппарат
Германия намерена запустить лунный аппарат собственного производства после 2010 года
Луна – редкое явление во Вселенной
Луна – редкое явление во Вселенной Луна – редкое явление во Вселенной
Астрономы NASA выяснили, что спутники, похожие на Луну, являются большой редкостью
Солнечная система в миниатюре
Солнечная система в миниатюре Солнечная система в миниатюре
Ддоктор Александер Шольц (Alexander Scholz) из Университета Св
Ученые предсказывают исчезновение материи
Ученые предсказывают исчезновение материи Ученые предсказывают исчезновение материи
Профессор Лоуренс Краус и его коллега, Джеймс Дент, считают
Женщины, готовые забеременеть несексуальны
Женщины, готовые забеременеть несексуальны Женщины, готовые забеременеть несексуальны
Королевский университет Онтарио провел исследование, которое показало, что женщины, готовые забеременеть
Чтение мыслей парализованного человека
Чтение мыслей парализованного человека Чтение мыслей парализованного человека
Американские исследователи из Бостонского университета (штат Массачусетс) заявили о том
Тело, дух и генетика
Тело, дух и генетика Тело, дух и генетика
Некоторые люди не обращают никакого внимания на "аромат"
Древнейший храм огня спасла аномальная лестница
Древнейший храм огня спасла аномальная лестница Древнейший храм огня спасла аномальная лестница
Ну как такое может быть? В Перу что ни находка — то древнейшая. Парадоксально, но археологи выкопали храм
Древние копытные были современниками динозавров
Древние копытные были современниками динозавров Древние копытные были современниками динозавров
Индийские палеонтологи обнаружили в озерных отложениях конца мезозойской эры (70,6–65
Робота шпиона отправили к тараканам
Робота шпиона отправили к тараканам Робота шпиона отправили к тараканам
Ученые из Швейцарии, Бельгии и Франции изготовили маленьких роботов-тараканов
История перчаток
История перчаток История перчаток
За многовековую историю они освоили множество функций. Помимо основного предназначения быть частью одежды
Интернет-технологии-2008: три смелых предсказания
Интернет-технологии-2008: три смелых предсказания Интернет-технологии-2008: три смелых предсказания
Предгалаем вашему вниманию три смелых предсказания на 2008 год в области интернет-технологий

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Планета Земля
  • История изобретений
  • История перчатокИстория перчаток
    За многовековую историю они освоили множество функций. Помимо основного предназначения быть частью одежды
  • Чёрный ящик
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Космос
072