Το χρυσό μαρούλι, πλούσιο σε β-καροτίνη, ανακαλύφθηκε: μια βιοτεχνολογική επανάσταση που αυξάνει τη θρεπτική αξία των φύλλων κατά 30 φορές, με πιθανά οφέλη για την παγκόσμια υγεία.

Συχνά θεωρείται μια απλή πηγή νερού, το μαρούλι κρύβει στην πραγματικότητα ένα σημαντικό απόθεμα βιταμινών και μετάλλων. Αυτό που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν πρόκληση επιτέλους έγινε δυνατό από μια ομάδα ερευνητών από το Universitat Politècnica de València στην Ισπανία: ενίσχυση των θρεπτικών ιδιοτήτων αυτού του πλατύφυλλου λαχανικού, εμπλουτίζοντας το με β-καροτίνη, μια χρωστική ουσία που μετατρέπει το σώμα μας  σε βιταμίνη Α. Το αποτέλεσμα; Ένα χρυσαφένιο μαρούλι, που περιέχει έως και 30 φορές περισσότερη β-καροτίνη από τα μη επεξεργασμένα φύλλα. Αυτό το εξαιρετικό αποτέλεσμα, που δημοσιεύτηκε στο The Plant Journal, ελήφθη χάρη στη συσσώρευση β-καροτίνης σε ασυνήθιστα κυτταρικά διαμερίσματα, συνδυάζοντας προηγμένες βιοτεχνολογικές τεχνικές με πειράματα έντονου φωτός.

Η σημασία αυτού του αποτελέσματος συνδέεται επίσης με τον κρίσιμο ρόλο που παίζει η βιταμίνη Α για την υγεία μας. Η ανεπάρκεια βιταμίνης Α είναι ένα από τα πιο διαδεδομένα διατροφικά προβλήματα παγκοσμίως, που προκαλεί σοβαρές επιπλοκές όπως τύφλωση και υποσιτισμό. Αυτή η ανακάλυψη όχι μόνο εμπλουτίζει τα λαχανικά από διατροφική άποψη, αλλά αντιπροσωπεύει επίσης ένα πιθανό εργαλείο για την καταπολέμηση αυτού που ονομάζεται «κρυμμένη πείνα» σε διάφορα μέρη του κόσμου. Πώς ήταν όμως δυνατό να επιτευχθεί αυτός ο στόχος; Και ποιες είναι οι θετικές επιπτώσεις για το μέλλον της διατροφής;

Η καρδιά της ανακάλυψης: βιοενίσχυση των χρυσών φύλλων μαρουλιού

Τα πράσινα φυλλώδη λαχανικά όπως το μαρούλι παίζουν βασικό ρόλο στην καθημερινή μας διατροφή. Ωστόσο, μέχρι πρόσφατα, η βιοενίσχυσή τους με καροτενοειδή όπως το β-καροτένιο ήταν από καιρό μια πρόκληση λόγω της πολυπλοκότητας της ισορροπίας μεταξύ καροτενοειδών και χλωροφύλλων στους χλωροπλάστες, οι οποίοι είναι απαραίτητοι για τη φωτοσύνθεση. Σε αυτή τη μελέτη, υιοθετήθηκε ένας συνδυασμός δύο διαφορετικών καινοτόμων βιοτεχνολογικών προσεγγίσεων για να ξεπεραστεί αυτό το εμπόδιο. 

• Στρατηγική C : Συνίσταται στην παραγωγή β-καροτίνης στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων των φύλλων, αποφεύγοντας έτσι την παρέμβαση στη φωτοσύνθεση, η οποία εξαρτάται από την ισορροπία μεταξύ καροτενοειδών και χλωροφύλλων στους χλωροπλάστες. Αυτό κατέστη δυνατό με τη χρήση μιας τροποποιημένης εκδοχής των ενζύμων που παράγουν βήτα καροτίνη, κάνοντάς τα να λειτουργούν στο κυτταρόπλασμα αντί στους χλωροπλάστες, όπου λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση.
• Στρατηγική P : Μετατρέπει τους χλωροπλάστες σε χρωμοπλάστες, μη φωτοσυνθετικά οργανίδια που συσσωρεύουν μεγάλες ποσότητες καροτενοειδών. Με την εισαγωγή ενός βακτηριακού γονιδίου που κωδικοποιεί ένα ένζυμο που ονομάζεται crtB, οι χλωροπλάστες άρχισαν να συμπεριφέρονται σαν χρωμοπλάστες, επιτρέποντας τη συσσώρευση μεγάλων ποσοτήτων β-καροτίνης στα φύλλα που είχαν υποστεί επεξεργασία. Τα μη αγροδιηθημένα φύλλα συνέχισαν να εκτελούν κανονικά τη φωτοσύνθεση, υποστηρίζοντας την ανάπτυξη των φυτών.

Πειράματα στη Nicotiana benthamiana

Τα πρώτα πειράματα διεξήχθησαν στο Nicotiana benthamiana, ένα ποώδες είδος της οικογένειας Solanaceae, το οποίο, εκτός του ότι έχει σχετικά γρήγορο κύκλο ανάπτυξης, προσφέρεται καλά για την τεχνική της αγροδιήθησης και είναι ιδανικό για γενετικά πειράματα. Αφού ανέπτυξαν τις δύο βασικές στρατηγικές - τη στρατηγική C και P - οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ο συνδυασμός αυτών των δύο προσεγγίσεων οδήγησε σε εκπληκτικά αποτελέσματα. Η ενσωμάτωση των στρατηγικών πράγματι παρήγαγε ένα συνεργιστικό αποτέλεσμα, αυξάνοντας την ποσότητα της β-καροτίνης που συσσωρεύτηκε στα φύλλα του N. benthamiana κατά 5 φορές σε σύγκριση με όταν εφαρμόζονταν χωριστά. 

Τα επιπεδα καροτενοειδών στο Ν.Benthamiana φεύγουν 6 ημέρες μετά την διήθηση με συνδυασμούς που περιέχουν (+) ή όχι (-) τα υποδεικνυόμενα ένζυμα. Πηγή:The Plant Journal. 

Η επίδραση του φωτός: μια εκπληκτική αύξηση

Η πραγματική ανακάλυψη ήρθε όταν οι ερευνητές εξέθεσαν τα φυτά σε μεγαλύτερη ένταση φωτός. Αυτή η θεραπεία διέγειρε τον πολλαπλασιασμό των πλαστοσφαιριδίων, μικρών δομών μέσα στους χρωμοπλάστες όπου συσσωρεύονται τα καροτενοειδή. Το β-καροτένιο όχι μόνο έχει αυξηθεί σημαντικά, αλλά έχει αφομοιωθεί και πιο εύκολα από τον οργανισμό μας. Ο συνδυασμός βιοτεχνολογικών στρατηγικών με έντονη επεξεργασία φωτός οδήγησε σε μια εκπληκτική αύξηση των επιπέδων β-καροτίνης, αυξάνοντάς τα 30 φορές σε σύγκριση με τις παραδοσιακές καλλιέργειες. Αυτό το αποτέλεσμα δεν περιοριζόταν μόνο σε μοντέλα φυτών όπως το Nicotiana benthamiana, αλλά αναπαράχθηκε επίσης σε φύλλα μαρουλιού (Lactuca sativa) αποδεικνύοντας ότι η προσέγγιση λειτουργεί σε φυτά που καταναλώνονται συνήθως.

Ένα βήμα προς το μέλλον

Αυτή η μελέτη όχι μόνο σηματοδοτεί μια σημαντική πρόοδο στη βιοενδυνάμωση, αλλά ανοίγει νέες δυνατότητες για τον εμπλουτισμό των φυλλωδών πράσινων λαχανικών με βασικά θρεπτικά συστατικά. Αν και η αύξηση της περιεκτικότητας σε β-καροτένιο είναι ένας σημαντικός στόχος, η βασική πτυχή για το μέλλον θα είναι να διασφαλίσουμε ότι το σώμα μας μπορεί να απορροφήσει αποτελεσματικά και να χρησιμοποιήσει αυτά τα θρεπτικά συστατικά στο μέγιστο. Η βιοπροσβασιμότητα είναι το επόμενο μέτωπο στο οποίο θα πρέπει να επικεντρωθεί η επιστήμη. Επιπλέον, η τεχνολογική πρόκληση θα είναι η ανάπτυξη ασφαλών και βιώσιμων μεθόδων για την εφαρμογή αυτών των τεχνικών σε μεγάλη κλίμακα, υπερβαίνοντας τη χρήση βακτηριακών ή ιικών φορέων.

Το να φαντάζεσαι έναν κόσμο στον οποίο ένα απλό μαρούλι μπορεί να βοηθήσει στην καταπολέμηση του υποσιτισμού δεν είναι πλέον επιστημονική φαντασία. Τα επόμενα χρόνια θα είναι κρίσιμα για τη μετατροπή αυτών των ανακαλύψεων σε πρακτικές λύσεις ικανές να βελτιώσουν τη διατροφή και τη δημόσια υγεία σε όλο τον κόσμο. Το χρυσό μαρούλι θα μπορούσε να γίνει απλώς το πρώτο βήμα προς ένα μέλλον όπου τα τρόφιμα δεν είναι μόνο θρεπτικά, αλλά και μέρος της λύσης για την επίλυση παγκόσμιων προβλημάτων.

Πηγή

Donato Liberto
© fruitjournal.com