Yhteyttäessään kasvit ja syanobakteerit muuttavat auringonvaloenergiaa kemialliseksi energiaksi. Tämän seurauksena syntyy biomassaa. Vuosimiljoonien aikana tämä biomassa on puristunut fossiilisiksi polttoaineiksi, jotka ovat ihmisen tärkeimpiä energian lähteitä. Nyt etsitään kuumeisesti keinoja, joilla kyettäisiin matkimaan fotosynteesiä ja saamaan sen tuottama puhdas energia talteen.

Suomalainen Tiedeakatemia on palkinnut 30 000 euron kunniapalkinnollaan molekyylibiologi, professori ja akateemikko Eva-Mari Aron Turun yliopistosta. Aro on maailman johtavia fotosynteesitutkijoita. Hän on toiminut Turun yliopiston molekulaarisen kasvifysiologian professorina vuodesta 1987 sekä akatemiaprofessorina vuosina 1998–2008 ja uudelleen vuodesta 2014 alkaen. Hän johtaa Suomen Akatemian primaarituottajien molekyylibiologian huippuyksikköä.

Aron tutkimusryhmä selvittää, miten eliöiden fotosynteesikoneisto voidaan muokata tuottamaan valon avulla hyödyllisiä kemiallisia yhdisteitä kestävän kehityksen tavoitteiden mukaisesti. Elämän evoluutio maapallolla perustuu syanobakteerien eli sinilevien fotosynteesimekanismiin, jossa auringon valo hajottaa vettä vedyksi ja hapeksi, muodostaa hiilivety-yhdisteitä ja samalla vapauttaa happea ilmakehään. Aron ryhmä soveltaa synteettistä biologiaa uusien kemikaalien ja energian tehokkaaseen tuottamiseen yhteyttävien organismien avulla: syanobakteerien katalysoimat reaktiot tuottavat energiarikkaita kemiallisia yhdisteitä.

– Itse fotosynteesi on toiminut vuosimiljardien ajan lähes samalla tavalla, mutta syanobakteerit ja kasvit ovat evoluution aikana kehittäneet hyvin erilaisia suojamekanismeja, jotka mahdollistavat niiden elossa säilymisen. Fotosynteesi itsessään on erittäin hapettava tapahtuma ja tuhoaa itse itseään, jos suojamekanismit pettävät. Ympäristöolojen vaihtelu luonnon oloissa asettaa fotosynteesin suojamekanismien tehokkuudelle lisää vaatimuksia, Aro sanoo.

– Tutkimus keskittyykin nyt paljolti fotosynteesin säätelymekanismien selvittämiseen. Ammennamme perustutkimuksesta tietoa myös uudenlaisten sovellusten kehittämiseen. Fotosynteesiprosessin ja sen suojamekanismien ymmärtäminen antaa mahdollisuuden rakentaa levistä ja syanobakteereista eläviä solutehtaita, jotka tuottavat haluamiamme kemiallisia yhdisteitä ja puhdasta energiaa.

– Vety on yksi puhtaimmista energiankantajista, jota levät ja syanobakteerit tuottavat luonnostaankin, mutta viime vuosina olemme pystyneet huomattavasti tehostamaan tätä bioprosessia. Elävät solutehtaat voivat tarjota suuria mahdollisuuksia tulevaisuudessa, Aro arvelee.

Vaikka fotosynteesiä on tutkittu jo pitkään, sen sovellusten kehittämiseen herättiin tosissaan vasta ilmastonmuutoksen aiheuttamien uhkakuvien selvitessä.

Vuonna 2006 joukko eurooppalaisia fotosynteesitutkijoita kokoontui pohtimaan mahdollisuutta fossiilisten polttoaineiden korvaamiseksi fotosynteesin toimintamekanismeja matkivilla laitteistoilla ja elävillä solutehtailla. Aro oli mukana tässä joukossa. Hänen johdollaan Suomi on kuulunut maailman johtaviin fotosynteesitutkimusmaihin.

– Minun tehtäväni alkaa olla se, että varmistan tämän tutkimuksen jatkuvuuden. Fotosynteesin mahdollisuudet puhtaan energian tuotannossa on nyt huomattu myös EU:n komissiossa, jossa on laadittu roadmap eli tiekartta tämän energiantuotantotavan käyttöön ottamisesta.

Houkutellakseen tutkijoita alalle, EU-komissio on käynnistänyt myös kilpailun keinotekoista fotosynteesiä matkivan prototyypin aikaan saamisesta. Palkintosumma on peräti viisi miljoonaa euroa. EU haluaa nyt edetä asiassa mahdollisimman nopeasti.

– Meni yli kymmenen vuotta vuodesta 2006, että EU-komissio ylipäätään kiinnostui visioista, joita eurooppalaiset fotosynteesitutkijat olivat esittäneet. Ilmastonmuutoksen edetessä on kuitenkin ymmärretty, että helppoja ratkaisuja fossiilisten polttoaineiden korvaamiseen puhtailla teknologioilla ei ole saatavissa. Siksi tulevaisuuden teknologioiden kuten keinotekoisen fotosynteesin ja tehokkaiden solutehtaiden kehittämiseen on panostettava nyt, Aro sanoo.

Akateemikko Aro on saanut useita palkintoja ja tunnustuksia. Hänellä on lukuisia kansallisia ja kansainvälisiä luottamustehtäviä sekä tieteellisissä että tiedepoliittisissa järjestöissä. Hänet valittiin Vuoden Professoriksi vuonna 2013. Akateemikon arvonimen hän sai vuonna 2017.

Aro valittiin Suomalaisen Tiedeakatemian jäseneksi vuonna 2001. Hän toimi varaesimiehenä vuosina 2012–13 ja esimiehenä vuosina 2014–15. Hänen aikanaan käynnistyi Suomalaisen Tiedeakatemian uudistumista vauhdittanut sääntömuutostyö. Akateemikko Aro on eurooppalaisten tiedeakatemioiden yhteistyöjärjestön EASAC varapresidentti kaudella 2017–19.

Kunniapalkinnon suuruus on 30 000 euroa ja palkinto jaetaan 74. kerran. Akateemikko Arolle myönnetään myös Suomalaisen Tiedeakatemian mitali numero 30.

Aamuset-kaupunkimedia (AKM)