Berkley Walker vuole rinnovare la fotosintesi per un clima in cambiamento

Nonostante inizialmente aspirasse a diventare un imprenditore, Berkley Walker virò verso il campo della scienza. Quando era uno studente delle scuole superiori a Portland, nell'Oregon, fondò un'attività di barrette di cereali che finanziò i suoi studi universitari in microbiologia.

Dopo la laurea, Walker ha assunto il ruolo di product manager presso un'azienda di strumenti nello stato di Washington. Il suo piano era frequentare la business school e successivamente approfondire il settore biotecnologico. Tuttavia, un corso di biofisica ambientale presso la Washington State University nel 2009 ha cambiato il suo percorso professionale.

Il corso si concentrava sull'uso della matematica per modellare i sistemi fisici in natura. Secondo Walker, la comprensione dell'interazione tra energia e materia nell'ambiente attraverso modelli matematici ha suscitato il suo interesse per la scienza delle piante. Ha deciso di seguire questa strada con il desiderio di offrire un contributo prezioso al mondo.

Walker ora svolge ricerche presso la Michigan State University, con l'obiettivo di comprendere le complessità della fotosintesi con l'obiettivo di ottimizzarla.

Walker nutre un profondo fascino per le piante, descrivendo la loro capacità di assorbire la luce solare e l'anidride carbonica per produrre il cibo, i vestiti, l'aria che respiriamo e l'energia, in termini "miracolosi".

Tuttavia, riconosce che la fotosintesi non è così efficiente come sembra. Secondo lui, una foglia riesce a convertire solo circa l’1% della luce solare in energia utilizzabile. Questa inefficienza è in parte dovuta ad errori nella prima fase della fotosintesi. Un enzima destinato a catturare le molecole di CO2 spesso finisce invece per sequestrare l’ossigeno, il che si traduce in un composto che inibisce la fotosintesi e necessita di un processo ad alta energia chiamato fotorespirazione per la sua rimozione.

Walker ha ipotizzato che nel Midwest americano, l’energia persa a causa di questo processo di riciclaggio durante una stagione media di crescita del grano e della soia potrebbe essere equivalente a circa 148 trilioni di calorie alimentari. Un aumento dell’efficienza potrebbe avere un impatto significativo sulla produttività agricola, rendendo necessaria una comprensione più approfondita della fotorespirazione.

A questo scopo Walker ha sviluppato un metodo innovativo per tracciare le molecole di carbonio nelle foglie, come descritto in uno studio del 2022 pubblicato su Nature Plants. Lo studio riporta l'uso dell'analisi del flusso per svelare il movimento delle molecole all'interno della rete metabolica delle piante.

Per congelare il metabolismo di una pianta, avevano bisogno di un modo più efficiente rispetto alla spruzzatura di azoto liquido sulla camera dello strumento che contiene la foglia. Ciò ha portato Walker a praticare un foro nella camera per somministrare rapidamente azoto liquido sulla superficie della foglia. Come sottolinea il dottorando Xinyu Fu, questo è significativo poiché i fattori possono cambiare entro soli 10 secondi necessari per aprire la camera e rimuovere la foglia.

La loro ricerca ha scoperto che circa il 40 per cento dell'amminoacido serina contenente carbonio, prodotto durante la fotorespirazione, potrebbe essere utilizzato per qualcos'altro, forse per la sintesi proteica, invece di subire l'intero processo di riciclaggio. Pertanto, il miglioramento della fotorespirazione in risposta ai cambiamenti climatici potrebbe portare a una resa di colture ricche di proteine. Tuttavia, Walker sottolinea l’importanza di comprendere i potenziali compromessi.

Walker è riconosciuto per la sua disponibilità a collaborare e la sua natura generosa. Il suo ex consulente post-dottorato, Don Ort, ha elogiato Walker per la sua passione per l'insegnamento e il suo entusiasmo.

Walker vede la scienza vegetale come una comunità che lavora per affrontare due importanti complicazioni: aumentare la produttività delle colture per servire una popolazione in crescita e adattarsi a un clima in cambiamento che presenta varie sfide agricole. Secondo le sue previsioni, questi problemi inizieranno a vedere soluzioni nei prossimi decenni, sia nel suo laboratorio che altrove.

"Chiunque li inventi, e se viene dimostrato che funzionano e lavorano ripetutamente in molti raccolti, allora è davvero un grosso problema", dice. "Questo è il tipo di idea che stiamo inseguendo."

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