Deși plantele incandescente pot părea o chestiune de ficțiune științifică, cercetătorii au reușit să creeze plante care să producă luminescența.
Săptămâna aceasta în revista științifică Nature Biotechnology, oamenii de știință au dezvăluit că bioluminescența găsită la unele ciuperci este metabolică și similară cu procesele naturale obișnuite la plante.
Prin introducerea ADN-ului obținut din ciupercă, oamenii de știință au reușit să creeze plante mult mai strălucitoare decât era posibil anterior.
Această lumină biologică poate fi folosită de oamenii de știință pentru a observa lucrările lor în interioare asupra plantelor.
Spre deosebire de alte forme frecvente de bioluminescență, cum ar fi licuricii, nu sunt necesari reactivi chimici unici pentru a susține bioluminescența ciupercilor – cu alte cuvinte, plantele care conțin ADN-ul ciupercilor strălucesc continuu pe tot parcursul ciclului lor de viață, de la răsad până la maturitate.
Rezultatul este similar cu un proiect lansat de oamenii de știință MIT în 2017, care a folosit infuzii de nanoparticule pentru a transforma energia stocată a plantei în lumină, deși strălucirea a durat doar aproximativ patru ore la un moment dat.
Cercetătorii și-au folosit ulterior plantele incandescente pentru o expoziție de artă care explorează posibilitățile de integrare a plantelor în arhitectura ecologică modernă.
„În prezent, iluminatul consumă o mare parte din cererea noastră de energie, apropiindu-se de 20% din consumul nostru global de energie, generând două gigatone de dioxid de carbon pe an”, spune Michael Strano, profesor de inginerie chimică la Carbon P. Dubbs la MIT. „Considerați că plantele înlocuiesc mai mult decât lampa de pe birou. Există o aplicabilitate uriașă”
Plantele descrise în descoperirea acestei săptămâni pot fi de asemenea folosite în scopuri practice și estetice, în special pentru a crea flori luminoase și alte plante ornamentale și, în timp ce înlocuirea lustrelor din casă cu copaci strălucitori se poate dovedi fantastică, plantele produc o aură plăcută verde care emană din energia lor vie.
Potrivit autorilor, plantele pot produce peste un miliard de fotoni pe minut.
Raportul Nature Biotechnology a fost realizat de 27 de oameni de știință, conduși de medicii Karen Sarkisyan și Ilia Yampolsky.
Cercetarea a fost realizată în principal printr-o colaborare între Planta, o întreprindere biotehnologică din Moscova, Institutul de Chimie Bioorganică al Academiei Ruse de Științe, Institutul de Științe Medicale al MRC din Londra și Institutul de Științe și Tehnologie din Austria.
Light Bio este o companie nouă care intenționează să comercializeze această nouă tehnologie în plante ornamentale de casă în colaborare cu Planta.
Dr. Keith Wood, CEO al Light Bio, a declarat: „Acum treizeci de ani, am ajutat la crearea primei plante luminiscente folosind o genă licurici.
Aceste plante noi pot produce o strălucire mult mai intensă și mai constantă, care este complet încorporată în codul lor genetic.”
Cu toate acestea, proiectarea de noi caracteristici biologice este mai complexă decât simpla mutare a părților genetice de la un organism la altul.
La fel ca uneltele unui ceas, părțile nou adăugate trebuie să se integreze metabolic în gazdă.
Pentru majoritatea organismelor, părțile necesare pentru bioluminiscență nu sunt cunoscute întrutotul. Până de curând, o listă completă de piese era disponibilă numai pentru bioluminiscența bacteriană, dar încercările anterioare de a crea plante luminiscente nu au mers bine, mai ales că, în general, părțile bacteriene nu funcționează corect în organisme mai complexe.
Cu puțin peste un an în urmă, oamenii de știință au descoperit părțile care susțin bioluminescența la ciuperci. Pentru prima dată, lumina vie a unui organism multicelular avansat a fost complet definită.
În raportul de față, autorii dezvăluie că bioluminiscența ciupercilor funcționează deosebit de bine la plante.
Acest lucru le-a permis să facă plante luminoase care sunt de cel puțin zece ori mai strălucitoare. Folosind camere și smartphone-uri normale, s-a înregistrat iluminarea verde din frunze, tulpini, rădăcini și flori. În plus, producția de lumină susținută a fost realizată fără a dăuna sănătății plantelor.
Deși ciupercile nu sunt strâns legate de plante, emisia lor de lumină se concentrează asupra unei molecule organice care este necesară și în plante pentru a produce pereții celulari.
Această moleculă, numită acid cafeic, produce lumină printr-un ciclu metabolic care implică patru enzime.
Două enzime transformă acidul cafeic într-un precursor luminiscent, care este apoi oxidat de o a treia enzimă pentru a produce un foton. Ultima enzimă transformă molecula oxidată în acid cafeic pentru a începe din nou ciclul.
În plante, acidul cafeic este un bloc de construcție al ligninei, care ajută la asigurarea rezistenței mecanice pereților celulari. Prin urmare, face parte din biomasa lignocelulozică a plantelor, care este cea mai abundentă resursă regenerabilă de pe Pământ.
Ca o componentă cheie a metabolismului plantelor, acidul cafeic este, de asemenea, o parte integrantă a multor alți compuși esențiali implicați în culori, parfumuri, antioxidanți și așa mai departe. În ciuda numelor lor similare, acidul cafeic nu are nicio legătură cu cofeina sau cafeaua…
Prin legarea producției de lumină cu această moleculă fundamentală, strălucirea emisă de plante oferă un indicator metabolic intern.
Poate dezvălui starea fiziologică a plantelor și răspunsurile acestora la mediul înconjurător. De exemplu, strălucirea crește exponențial atunci când o coajă de banană coaptă este plasată în apropiere (care emite etilenă).
Părțile tinere ale plantelor tind să strălucească mai intens, iar florile sunt deosebit de strălucitoare. Modelele intermitente sau undele de lumină sunt adesea vizibile, dezvăluind comportamente active în interiorul plantelor care ar fi în mod normal ascunse.
În această cercetare publicată, autorii s-au bazat pe plantele de tutun din cauza geneticii lor simple și a creșterii rapide, dar beneficiile bioluminiscenței ciupercilor se potrivesc pe larg cu mai toate plantele.
Cercetările efectuate în Planta de Arjun Khakhar și colegii săi au demonstrat fezabilitatea altor plante incandescente, inclusiv brebenei, petunii și trandafiri.
Funcții noi pot fi posibile, cum ar fi schimbarea luminozității sau a culorii ca răspuns la oameni și la ambient. Prin această aură vie, putem dobândi chiar o nouă conștientizare a plantelor noastre… Potrivt MRC London Institute of Medical Sciences
