어둠 속에서 다채로운 빛깔로 빛나는 나무를 최초로 성공적으로 제작

어두운 도로에서도 선명하게 볼 수 있을 만큼 충분한 빛을 내는 식물은 공상 과학이나 신화 속에 나오는 것처럼 보일 수 있습니다. 하지만 실제로 미국 과학자들은 희미한 녹색 빛을 내는 식물을 개발했습니다. 이 식물은 상용화까지 되었습니다.

최근 중국 연구진은 역사상 가장 강한 광도로 여러 가지 색깔의 빛을 낼 수 있는 식물을 개발했다고 발표하며 한 걸음 더 나아갔습니다.

"영화 아바타처럼 빛나는 나무들이 생태계 전체를 밝히는 세상을 상상해 보세요." 광저우 남중국 농업 대학교 강사이자 8월 27일 매터(Matter) 저널에 발표된 이 연구의 공동 저자인 생물학자 슈팅 류는 이렇게 말했습니다. "우리는 실험실에서 이미 쉽게 구할 수 있는 재료를 사용하여 이러한 비전을 현실로 만들고 싶습니다. 빛나는 나무가 가로등을 대체하는 날을 상상해 보세요."

빛나는 식물을 만들기 위해 류와 그의 동료들은 에케베리아 메비나(Echeveria mebina)의 줄기에 스트론튬 알루미네이트 나노입자를 주입했습니다. 스트론튬 알루미네이트는 빛나는 장난감에 흔히 사용되는 물질로, 빛을 흡수한 후 서서히 빛을 방출하는 특성을 가지고 있습니다.

중국 과학자들의 방법은 매사추세츠 공과대학(MIT-미국)의 연구 그룹이 개척한 유전자 편집 기술과는 완전히 다릅니다.

연구팀은 식물을 유전자 변형하는 대신 나노입자를 주입함으로써 빨간색, 파란색, 초록색 등 다양한 색깔로 빛나는 식물을 만들어낼 수 있었습니다. 이전 실험에서는 식물의 자연적 특성으로 인해 식물에서 나오는 빛은 초록색뿐이었습니다.

"유전자 편집은 흥미로운 접근 방식입니다."라고 류 박사는 CNN에 말했다. "하지만 저희는 빛으로 '충전'되어 점차 빛을 내는 무기 물질에서 영감을 얻었습니다. 이전에도 빛나는 식물을 개발하려는 시도가 있었는데, 이는 식물로 빛을 밝히는 개념, 심지어 식물로 만든 가로등까지 탄생시켰습니다. 따라서 저희의 목표는 여러 색상의 발광 물질을 식물에 통합하여 빛을 오랫동안 저장하는 것입니다. 이는 또한 색상 제한을 극복하고 광합성과 무관하게 빛을 저장하고 방출하는 방법을 제공합니다."

연구팀은 56개의 다육식물로 벽을 만들어 새로운 연구의 잠재력을 입증했습니다. 벽에서 나오는 빛은 사람들이 식물에서 약 10cm 떨어진 곳에 서 있는 사람들의 글자, 이미지, 심지어 몸까지도 선명하게 볼 수 있을 만큼 강했습니다.

스트론튬 알루미네이트를 주입하고 몇 분 동안 햇빛에 노출시키면 식물은 최대 두 시간 동안 빛날 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 빛은 희미해지지만, 햇빛에 노출되면 여러 번 재충전될 수 있습니다. 류 박사는 스트론튬 알루미네이트 주입 효과가 매우 오래 지속된다고 말했습니다. 주입 후 25일이 지나도, 다육식물 잎은 시든 후에도 자외선으로 자극을 받았을 때 여전히 빛났습니다.

이 다육식물은 어둠 속에서 강렬한 빛을 내어, 근처에 있는 사람들을 밝게 비춥니다. (출처: CNN)

연구팀은 스트론튬 알루미네이트가 분해되어 식물에 해를 끼칠 위험을 극복하기 위해 이 물질을 감싸는 화학 코팅을 개발했습니다. 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 저널에 발표된 또 다른 연구에서 과학자들은 생물발광 균류의 유전 데이터를 식물에 주입하면 식물이 매우 밝게 빛날 수 있음을 보여주었으며, 이는 "지속 가능하고 효율적인 조명 시스템"을 개발할 수 있는 가능성을 시사합니다.

하지만 모두가 나무를 조명으로 활용하는 것에 대해 낙관적인 것은 아닙니다. 영국 케임브리지 대학교 식물학 전문가인 존 카 교수는 "연구 결과가 마음에 듭니다. 흥미롭긴 하지만, 현재 우리의 역량을 약간 넘어서는 것 같고, 나무에게는 너무 과한 것 같습니다."라고 말했습니다. "또한 나무가 방출하는 에너지량이 제한적이기 때문에 가까운 미래에 가로등을 대체하기는 어려울 것 같습니다."

류 교수는 연구팀이 개발한 발광 식물이 "아직 실제 발광 성능을 달성하기에는 갈 길이 멀다"고 인정했습니다. 발광 강도가 너무 약해서 실제 응용 분야에 사용하기 어렵기 때문입니다. 또한, 연구팀에서는 발광 입자가 녹색 식물 및 동물과 접촉했을 때의 안전성을 지속적으로 평가하고 있습니다.

현재 그녀는 새로 만든 빛나는 나무가 장식이나 예술적인 야간 조명으로만 적합하다고 생각합니다. 하지만 류 씨는 앞으로 조명 수준을 높이고 안전 문제도 해결하여 밤에도 아름다운 자체 발광 정원을 만들 수 있기를 희망합니다.

자연에서 영화 아바타에 나오는 것처럼 빛을 낼 수 있는 고등 녹색 식물은 아직 과학적으로 발견되지 않았습니다. 사람들이 숲이나 썩은 나무에서 가끔 보는 "빛나는 나무" 현상은 다른 생물이 공생하거나 기생하는 데서 비롯되는 경우가 많습니다. 가장 두드러지는 것은 발광 균류와 일부 발광 박테리아로, 이들은 희미한 빛을 내는데, 이로 인해 많은 사람들이 나무가 빛의 원천이라고 착각하게 됩니다.

버섯 세계에서 과학자들은 자연적으로 빛을 내는 능력을 가진 80종 이상의 버섯을 기록했습니다. 이 버섯들은 전 세계 , 특히 열대 지방의 습한 삼림 지대에 널리 분포합니다.

그들이 내는 빛은 종종 연한 녹색으로, 어둠 속에서도 충분히 볼 수 있습니다. 대표적인 예가 꿀버섯으로도 알려진 아밀라리아 멜레아(Armillaria mellea) 버섯입니다. 이 버섯의 균사체는 나무뿌리나 썩은 나무 속으로 침투하여 빛을 내는데, 이로 인해 나무 전체가 어둠 속에서 빛나는 것처럼 보입니다.

일본과 아시아 일부 지역에서는 Mycena chlorophos 종은 아름다운 녹색 빛을 내는 작은 자실체로 유명합니다. 한편, 북미와 유럽의 썩은 나무에서 자라는 Panellus stipticus 버섯 또한 매우 강한 발광을 보이는 종입니다. 이 버섯들의 발광 메커니즘은 반딧불이의 발광 메커니즘과 유사하며, 루시페라아제 효소와 체내 루시페린 물질 간의 화학 반응에 기반합니다.

(베트남+)

출처: https://www.vietnamplus.vn/lan-dau-che-tao-thanh-cong-cay-tu-phat-sang-da-sac-trong-bong-toi-post1059868.vnp