Şimal-Qərb Universitetinin tədqiqatçıları dəmir oksidlərinin sadəcə fosforun “batması” kimi adi baxışını fəal şəkildə alt-üst edirlər. Torpaqdakı fosforun çoxu bitki, mikrob və ya heyvan qalıqlarından olan üzvi maddələrdir. Ancaq bitkilərin qida üçün qeyri-üzvi fosfora – gübrələrdə olan növünə ehtiyacı var.

Tədqiqatçılar ənənəvi olaraq yalnız mikroblardan və bitkilərdən gələn fermentlərin üzvi fosforu qeyri-üzvi formaya çevirə biləcəyini düşünsələr də, Şimal-Qərb alimləri əvvəllər təbii torpaqlarda və çöküntülərdə dəmir oksidlərini kəşf etmişdilər.

İndi, yeni bir araşdırmada, eyni tədqiqat qrupu dəmir oksidlərinin qiymətli resursun cüzi bir hissəsini meydana gətirmədiyini tapdı. Əslində, dəmir oksidləri inanılmaz dərəcədə səmərəli katalizatorlardır – fermentlərin reaksiyaları ilə müqayisə olunan sürətlərdə çevrilməni sürətləndirməyə qadirdir. Kəşf tədqiqatçılara və sənaye mütəxəssislərinə fosfor dövranını daha yaxşı başa düşməyə və xüsusilə kənd təsərrüfatı torpaqlarında istifadəsini optimallaşdırmağa kömək edə bilər.

Araşdırma bu gün Environmental Science & Technology jurnalında dərc olunub .

Araşdırmaya rəhbərlik edən Northwestern-dən Ludmilla Aristilde “Fosfor bütün həyat formaları üçün vacibdir” dedi. “DNT-nin onurğa sütununda fosfat var. Deməli, insanlar da daxil olmaqla, Yer kürəsindəki bütün canlılar fosfordan asılıdır. Buna görə də torpaqlarda fosforu artırmaq üçün gübrələrə ehtiyacımız var. Əks halda, planetimizi qidalandırmaq üçün lazım olan məhsullar yetişməyəcək. Fosforun taleyinin ətraf mühitdə dərk edilməsinə böyük maraq var”.

Ətraf mühit proseslərində üzvi maddələrin dinamikası üzrə ekspert, Aristilde Northwestern’s McCormick Engineering School-da ətraf mühit mühəndisliyi üzrə dosentdir. O, həmçinin Sintetik Biologiya Mərkəzinin, Beynəlxalq Nanotexnologiya İnstitutunun və Paula M. Trienens Davamlılıq və Enerji İnstitutunun üzvüdür. Jade Basinski, Ph.D. Aristilde laboratoriyasının tələbəsi, məqalənin ilk müəllifidir. Digər Ph.D. Aristilde komandasındakı tələbələr və doktoranturadan sonrakı tədqiqatçılar işə öz töhfələrini verdilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1741174039&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-iron-oxides-natural-catalysts-phosphorus.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xNDIiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl1dLDBd&dt=1741174036973&bpp=3&bdt=139&idt=275&shv=r20250303&mjsv=m202502260101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741173982%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741173982%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741173982%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1983292283344&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2113&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31090736%2C31090747%2C95331833%2C95352052%2C95354310%2C95354325%2C95354337%2C31090696%2C31090357%2C95350015%2C95353782&oid=2&pvsid=4162721239563324&tmod=693182813&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=1&fsb=1&dtd=2730

Fosfora daxil olma yolları

Əsrlər boyu fermerlər məhsuldarlığı artırmaq üçün tarlalarına fosfor əlavə ediblər. Fosfor təkcə məhsulun keyfiyyətini yaxşılaşdırmır, həm də köklərin və toxumların formalaşmasına kömək edir. Onsuz bitkilər sözün əsl mənasında yaşaya bilməzlər.

Amma bir tutum var. Bitkilər fosfordan ən sadə, ən asan əldə edilən formada istifadə etmək üçün təkamül yolu ilə inkişaf etmişdir: qeyri-üzvi fosfor. Qeyri-üzvi fosfor bitkilərin asanlıqla istehlak edə biləcəyi və maddələr mübadiləsinə daxil edə biləcəyi istifadəyə hazır bir molekul kimidir.

Ətrafdakı fosforun çoxu üzvi, yəni karbon atomları ilə bağlıdır. Bu fosforu əldə etmək üçün bitkilər öz ifraz olunan fermentlərə və ya mikroblar tərəfindən ifraz olunan fermentlərə güvənərək, üzvi fosfordakı bağları qırır və istifadə edilə bilən qeyri-üzvi formanı buraxır.

Əvvəlki işdə Aristilde komandası fermentlərin bu vacib çevrilməni həyata keçirə bilən yeganə vasitə olmadığını aşkar etdi. Təbii olaraq torpaqlarda və çöküntülərdə meydana gələn dəmir oksidləri də qeyri-üzvi formanı yaratmaq üçün üzvi fosforu çevirən reaksiyanı həyata keçirə bilər.

Nə qədər və nə qədər sürətli?

Dəmir oksidlərinin bitkilər üçün fosfor əldə etmək üçün başqa bir yol təqdim etdiyini sübut etdikdən sonra Aristilde və onun komandası bu katalitik çevrilmənin sürətlərini və səmərəliliyini anlamağa çalışdılar.

Aristilde “Dəmir oksidləri müxtəlif yüklərə malik olduqları üçün fosforu tuturlar” dedi. “Dəmir oksidləri müsbət, fosfor isə mənfi yüklüdür. Buna görə də, fosfor tapdığınız hər yerdə onun dəmir oksidləri ilə əlaqəli olduğunu görə bilərsiniz. Əvvəlki araşdırmamızda dəmir oksidlərinin fosforu parçalamaq üçün katalizator rolunu oynaya biləcəyini göstərdik. Sonra onların nə qədər və nə qədər sürətli parçalaya biləcəyini öyrənmək istədik.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Bu sualı araşdırmaq üçün tədqiqatçılar dəmir oksidlərinin üç ümumi növünü araşdırdılar: goetit, hematit və ferrihidrit. Qabaqcıl analitik üsullardan istifadə edərək, Aristilde və onun komandası bu dəmir oksidləri ilə RNT və DNT-nin tikinti blokları olan ribonukleotidlərin müxtəlif strukturları arasında qarşılıqlı əlaqəni öyrəniblər.

Çoxsaylı təcrübələrində Aristildin komandası həm ətrafdakı məhlulda, həm də dəmir oksidlərinin səthində qeyri-üzvi fosfor axtardı. Müəyyən bir müddət ərzində və müxtəlif ribonukleotid konsentrasiyaları ilə təcrübələr apararaq, komanda reaksiya sürətlərini və effektivliyini təyin etdi.

“Biz belə nəticəyə gəldik ki, dəmir oksidləri “katalitik tələlər”dir, çünki onlar fosfatı üzvi birləşmələrdən çıxarmaq üçün reaksiyanı katalizləyirlər, lakin fosfat məhsulunu mineral səthdə tuturlar” dedi Aristilde. “Fermentlər məhsulu tutmur; onlar hər şeyi əlçatan edir. Biz gördük ki, goetit reaksiyadan sonra bütün fosforu tutmayan yeganə mineraldır.”

Komanda dəmir oksidinin hər bir növünün fosforu ribonukleotidlərdən ayırmaq üçün müxtəlif dərəcələrdə katalitik fəaliyyət göstərdiyini aşkar etdi. Goetit üç fosfor ehtiva edən ribonukleotidlərlə daha effektiv olduğu halda, hematit bir fosfor ehtiva edən ribonukleotidlərlə daha təsirli idi. Hematit ABŞ-ın orta qərb hissəsində, goetit isə ABŞ-ın cənubunda və Cənubi Amerikada adətən torpaqlarda olur.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=3096487112&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1741174055&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-iron-oxides-natural-catalysts-phosphorus.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xNDIiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl1dLDBd&dt=1741174036977&bpp=2&bdt=143&idt=280&shv=r20250303&mjsv=m202502260101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741173982%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741173982%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741173982%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x188&nras=1&correlator=1983292283344&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=4476&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=708&eid=31090736%2C31090747%2C95331833%2C95352052%2C95354310%2C95354325%2C95354337%2C31090696%2C31090357%2C95350015%2C95353782&oid=2&pvsid=4162721239563324&tmod=693182813&uas=1&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=5&uci=a!5&btvi=2&fsb=1&dtd=18309

Sonra nə var

Daha sonra Aristilde komandası müxtəlif dəmir oksidlərinin kataliz prosesi üçün niyə fərqli effektivliyə malik olduğunu və goetitin fosfatı necə buraxa bildiyini, lakin ferrihidrit və hematitin bütün istehsal olunan fosfatı necə tutduğunu anlamağa çalışacaq. Tədqiqatçılar əvvəlcə fosfor birləşmələrinin səth quruluşunun rol oynayacağını fərz etsələr də, aydın bir tendensiya tapmadılar. İndi onlar düşünürlər ki, mineralın kimyası onun uğurunun sirri ola bilər.

Fosfor məhdud bir mənbə olduğundan – yalnız ABŞ, Mərakeş və Çində tapılan fosfat süxurundan hasil edilir – onun tədarükü getdikcə azalır. Fermerlər və tədqiqatçılar fosforun sonda o qədər bahalaşacağından narahatdırlar ki, o, ümumi ərzaq xərclərini artıracaq və əsas əsas məhsulları əlçatmaz edəcək.

Tutulmuş üzvi fosforun bioavailable qeyri-üzvi fosfora çevrilməsinin yeni yollarının tapılması qlobal qida təchizatı üçün çox vacibdir.

“Bizim işimiz fosforun təkrar emalı üçün bir yol kimi sintetik katalizatorun layihələndirilməsi və mühəndisliyi üçün bir addımdır” dedi Aristilde. “Biz təbii olaraq baş verən bir reaksiyanı aşkar etdik. Arzumuz ərzaq təhlükəsizliyimiz üçün gübrə istehsalına töhfə vermək üçün katalizatorlar etmək yolu kimi tapıntılarımızdan istifadə etmək olacaq.”

Daha çox məlumat: Jade J. Basinski et al, Dəmir oksidi mineralları ilə ferment-mimetik ribonukleotid defosforilasiyası üçün katalitik parametrlərin kəmiyyət müqayisəsi, Ətraf Mühit Elmi və Texnologiyası (2025). DOI: 10.1021/acs.est.4c12049

Jurnal məlumatı: Environmental Science & Technology 

Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir