De eerste succesvolle creatie van een veelkleurige, gloeiende boom in het donker

Een team van Chinese onderzoekers heeft planten gecreëerd die in meerdere kleuren oplichten, met de hoogste intensiteit ooit waargenomen. De ambitie van het team is om nachtelijke verlichtingssystemen te creëren met behulp van bioluminescente planten.

Planten die genoeg licht uitstralen om goed te kunnen zien op een donkere weg, lijken misschien iets uit sciencefiction of mythologie. Maar Amerikaanse wetenschappers hebben in werkelijkheid een plant gecreëerd die een zwak groen licht uitstraalt. Deze plant is zelfs gecommercialiseerd.

Onlangs ging een groep Chinese onderzoekers nog een stap verder. Zij maakten bekend dat zij planten hadden gecreëerd die veelkleurig licht konden uitstralen, met de hoogste lichtintensiteit ooit.

"Stel je een wereld voor zoals in de film Avatar, waar gloeiende bomen het hele ecosysteem verlichten", aldus bioloog Shuting Liu, docent aan de Zuid-Chinese Landbouwuniversiteit in Guangzhou en medeauteur van de studie die op 27 augustus in het tijdschrift Matter werd gepubliceerd. "We willen deze visie werkelijkheid maken met materialen die al in het laboratorium beschikbaar zijn. Stel je een dag voor waarop gloeiende bomen straatverlichting zouden kunnen vervangen."

Om de lichtgevende plant te creëren, injecteerden Liu en zijn collega's nanodeeltjes strontiumaluminaat in de stengels van Echeveria mebina. Strontiumaluminaat is een materiaal dat veel wordt gebruikt in lichtgevend speelgoed. Het heeft de eigenschap licht te absorberen en vervolgens geleidelijk licht uit te zenden.

De methode van de Chinese wetenschappers verschilt wezenlijk van de genbewerkingstechniek die is ontwikkeld door een onderzoeksgroep van het Massachusetts Institute of Technology (MIT - VS).

Door nanodeeltjes in de planten te injecteren in plaats van ze genetisch te modificeren, kon het team planten creëren die in verschillende kleuren oplichten, waaronder rood, blauw en groen. In eerdere experimenten was het licht dat de planten uitstraalden alleen groen, dankzij de natuurlijke eigenschappen van planten.

"Genbewerking is een interessante aanpak", vertelde Liu aan CNN, "maar we werden geïnspireerd door anorganische materialen die 'geladen' worden met licht en vervolgens geleidelijk oplichten. Er zijn ook eerdere pogingen gedaan om gloeiende planten te ontwikkelen, wat heeft geleid tot het concept van verlichting met planten, zelfs straatlantaarns gemaakt van planten. Ons doel is dus om meerkleurige lichtgevende materialen in planten te integreren om licht langdurig op te slaan. Dit overwint ook de kleurbeperking en biedt een manier om licht op te slaan en uit te stralen, onafhankelijk van fotosynthese."

Het team demonstreerde het potentieel van hun nieuwe onderzoek door een muur te bouwen van 56 vetplanten. Het licht dat ze uitstraalden was sterk genoeg om mensen duidelijk letters, afbeeldingen en zelfs de lichamen van mensen te laten zien die ongeveer 10 cm van de planten stonden.

Na injectie met strontiumaluminaat en een paar minuten in zonlicht kan de plant tot wel twee uur lang gloeien. Hoewel het licht na verloop van tijd afneemt, kan de plant nog steeds vele malen worden opgeladen door blootstelling aan zonlicht. Liu zei dat het effect van de strontiumaluminaatinjectie zeer langdurig is. Vijfentwintig dagen na de injectie gloeiden de vetplantenbladeren nog steeds na stimulatie met ultraviolet licht, zelfs nadat ze waren verdord.

De vetplant geeft in het donker voldoende licht om mensen in de buurt te verlichten. (Bron: CNN)

Om het risico te ondervangen dat strontiumaluminaat afbreekt en planten schaadt, ontwikkelde het team een ​​chemische coating die het materiaal omhult. In een andere studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Biotechnology, toonden de wetenschappers ook aan dat het inbrengen van genetische gegevens van bioluminescente schimmels in planten ervoor zorgt dat deze zeer helder oplichten, wat de potentie suggereert voor het creëren van een "duurzaam en efficiënt verlichtingssysteem".

Niet iedereen is echter optimistisch over het gebruik van bomen voor verlichting. "Ik vind het onderzoek goed. Het is interessant. Maar ik denk dat het onze huidige mogelijkheden te boven gaat, en waarschijnlijk te veel voor bomen", aldus professor John Carr, expert in plantwetenschappen aan de Universiteit van Cambridge, Verenigd Koninkrijk. "Bovendien denk ik niet dat bomen, aangezien ze maar een beperkte hoeveelheid energie uitstoten, in de nabije toekomst straatverlichting zullen vervangen."

Liu gaf zelf toe dat de door de groep gecreëerde lichtgevende planten "nog ver verwijderd zijn van echte verlichtingsmogelijkheden", omdat de luminescentie-intensiteit te zwak is voor praktische toepassingen. Daarnaast blijft de groep de veiligheid van de lichtgevende deeltjes evalueren wanneer deze in contact komen met groene planten en dieren.

Voorlopig denkt ze dat de nieuw gecreëerde lichtgevende boom alleen geschikt is als decoratie of als artistiek nachtlampje. Maar Liu hoopt in de toekomst de lichtsterkte te verhogen en de veiligheidsrisico's aan te pakken, om 's nachts prachtige, zelfverlichtende tuinen te creëren.

In de natuur heeft de wetenschap nog geen hogere groene planten gevonden die kunnen gloeien zoals die beschreven in de film Avatar. Het fenomeen van "gloeiende bomen" dat mensen soms in het bos of op verrot hout zien, is vaak afkomstig van andere organismen die er symbiotisch of parasitair op leven. De meest prominente zijn de groep lichtgevende schimmels en sommige lichtgevende bacteriën, die een zwak licht creëren waardoor veel mensen ten onrechte denken dat de boom een ​​lichtbron is.

In de paddenstoelenwereld hebben wetenschappers meer dan 80 soorten paddenstoelen geregistreerd die van nature kunnen gloeien. Deze soorten komen wijdverspreid voor in veel vochtige bosgebieden over de hele wereld , met name in de tropen.

Het licht dat ze uitstralen is vaak zachtgroen, zichtbaar genoeg om in het donker te zien. Een goed voorbeeld is de paddenstoel Armillaria mellea, ook wel bekend als de honingzwam. Het mycelium kan boomwortels of rottend hout binnendringen en oplichten, waardoor de hele boom in het donker lijkt op te lichten.

In Japan en sommige delen van Azië staat de soort Mycena chlorophos bekend om zijn kleine vruchtlichamen die een prachtig groen licht uitstralen. De Panellus stipticus-paddenstoel, die in Noord-Amerika en Europa op verrot hout groeit, is eveneens een soort met een vrij sterke luminescentie. Het luminescentiemechanisme van deze paddenstoelen is vergelijkbaar met dat van vuurvliegjes en is gebaseerd op een chemische reactie tussen het enzym luciferase en de stof luciferine in het lichaam.

(Vietnam+)

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