sera strălucitoare a viselor noastre este încă atât de departe, dar tocmai a primit un ghiont tentant mai aproape.
oamenii de știință au proiectat genetic o plantă nu doar cu o strălucire vizibilă, ci și cu o strălucire auto-susținută care durează pe durata ciclului de viață al plantei.
este o îmbunătățire uluitoare asupra plantelor strălucitoare anterioare. Este mai luminos decât plantele anterioare de tutun modificate genetic și nu trebuie să fie hrănite cu substanțe chimice pentru a menține luminescența. De asemenea, durata strălucirii este mult mai lungă decât plantele strălucitoare produse folosind nanobionica plantelor.
desigur, cu toții ne gândim imediat la o grădină de noapte în stil avatar uluitoare, strălucitoare și strălucitoare în întuneric și-mai departe în viitor – reducându – ne dependența de iluminatul electric.
dar verdeața strălucitoare ne – ar putea ajuta, de asemenea, să înțelegem plantele în sine-cum funcționează metabolismul lor și cum răspund la lumea din jurul lor.
echipa a lucrat la două specii de plante de tutun. Și, spre deosebire de plantele strălucitoare modificate genetic anterioare, care foloseau bacterii bioluminescente sau ADN de licurici, aceste plante au fost proiectate folosind ADN-ul ciupercilor bioluminescente.
„deși genele bioluminescenței bacteriene pot fi direcționate către plastide pentru a proiecta autoluminescența, este greoaie din punct de vedere tehnic și nu reușește să producă suficientă lumină”, au scris cercetătorii în lucrarea lor.
„ciclul acidului cafeic, care este o cale metabolică responsabilă de luminescența în ciuperci, a fost recent caracterizat. Raportăm emisia de lumină în plantele Nicotiana tabacum și Nicotiana benthamiana fără adăugarea vreunui substrat exogen prin ingineria genelor bioluminescenței fungice în genomul nuclear al plantei.”
abia la sfârșitul anului 2018, o echipă de cercetători (dintre care mulți au lucrat și la această nouă cercetare) a publicat o lucrare despre biosinteza luciferinei fungice, compușii care produc o strălucire în ciupercile luminescente.
ei au descoperit că aceste ciuperci sintetizează luciferina dintr-un compus numit acid cafeic, lucrat de patru enzime. Două enzime acționează pentru a transforma acidul cafeic într-un precursor luminescent; o a treia enzimă oxidează acest precursor pentru a produce un foton. A patra enzimă transformă apoi molecula înapoi în acid cafeic, care poate fi reciclat prin același proces.
și aici lucrurile devin interesante – deoarece acidul cafeic (fără legătură cu cofeina) se găsește în toate plantele. Este cheia biosintezei ligninei, polimerul din lemn care conferă pereților celulelor vegetale rigiditate și rezistență.
echipa a argumentat că, prin urmare, ar putea fi posibilă ingineria genetică a plantelor pentru a realoca o parte din acidul lor cafeic la biosinteza luciferinei, așa cum se vede în ciupercile bioluminescente.
și-au îmbinat plantele de tutun cu patru gene fungice asociate cu bioluminescența și le-au cultivat cu atenție. Și au descoperit că plantele străluceau cu o lumină vizibilă cu ochiul liber de la răsad până la maturitate – fără niciun cost aparent pentru sănătatea plantei.
„fenotipul general, conținutul de clorofilă și carotenoide, timpul de înflorire și germinarea semințelor nu diferă de tutunul de tip sălbatic din seră, cu excepția unei creșteri de 12% a înălțimii medii a plantelor transgenice”, au scris cercetătorii în lucrarea lor.
„acest lucru sugerează că, spre deosebire de expresia bioluminescenței bacteriene, expresia ciclului acidului cafeic nu este toxică în plante și nu impune o povară evidentă asupra creșterii plantelor, cel puțin în seră.”
au descoperit că părțile mai tinere ale plantei străluceau cel mai puternic, florile crescând mai strălucitoare dintre toate. Acestea au produs, spun cercetătorii, aproximativ un miliard de fotoni pe minut. Acest lucru nu este suficient pentru a citi, dar este suficient de luminos pentru a fi clar vizibil.
este, de asemenea, de aproximativ 10 ori mai strălucitoare decât alte plante strălucitoare modificate genetic, au spus cercetătorii. Nu este chiar cea mai strălucitoare plantă produsă; această onoare aparține năsturelului produs de oamenii de știință de la MIT folosind o tehnică numită nanobionică vegetală, care a produs o strălucire de aproximativ un trilion de fotoni pe secundă… dar a durat doar 3,5 ore.
această nouă strălucire pe termen lung, auto-susținută, a constatat echipa, ar putea acționa ca un indicator pentru modul în care plantele au răspuns la mediul lor extern. De exemplu, când plasau o piele de banană în apropiere, plantele străluceau mai puternic ca răspuns la etilena emisă.
pâlpâirea și valurile observate în lumină, produse de procesele metabolice interne care sunt de obicei ascunse – sugerând că această cercetare ar putea fi o modalitate interesantă de a studia sănătatea plantelor.
„prin activarea emisiei autonome de lumină, procesele dinamice din plante pot fi monitorizate, inclusiv dezvoltarea și patogeneza, răspunsurile la condițiile de mediu și efectele tratamentului chimic”, au scris cercetătorii în lucrarea lor.
„prin eliminarea necesității adăugării exogene a luciferinei sau a altor substraturi, aceste capacități luminescente ar trebui să fie deosebit de utile pentru experimentele cu plante cultivate în sol.”
între timp, Echipa lucrează la extinderea cercetării. Au modificat genetic plante populare cu flori, cum ar fi periwinkles, petunii și trandafiri. De asemenea, încearcă să producă o strălucire și mai strălucitoare și culori diferite. Și gândesc mult, mult mai mult.
„deși acidul cafeic nu este originar din animale, luminescența autonomă ar putea fi activată și la animale”, au scris ei.
nu ar fi ceva.
cercetarea a fost publicată în Nature Biotechnology.