Pierwsze udane stworzenie wielokolorowego, świecącego w ciemności drzewa

Rośliny emitujące wystarczająco dużo światła, by wyraźnie widzieć na ciemnej drodze, mogą wydawać się czymś z science fiction lub mitologii. Jednak amerykańscy naukowcy stworzyli roślinę emitującą słabe zielone światło. Roślina ta została nawet skomercjalizowana.

Niedawno grupa chińskich naukowców poszła o krok dalej i ogłosiła, że udało im się stworzyć rośliny, które potrafią emitować wielobarwne światło o największej intensywności w historii.

„Wyobraź sobie świat jak w filmie Avatar, gdzie świecące drzewa oświetlają cały ekosystem” – powiedział biolog Shuting Liu, wykładowca na Południowochińskim Uniwersytecie Rolniczym w Kantonie i współautor badania opublikowanego 27 sierpnia w czasopiśmie Matter. „Chcemy urzeczywistnić tę wizję, wykorzystując materiały, które są już powszechnie dostępne w laboratorium. Wyobraź sobie dzień, w którym świecące drzewa zastąpią latarnie uliczne”.

Aby stworzyć świecącą roślinę, Liu i jego współpracownicy wstrzyknęli nanocząsteczki glinianu strontu do łodyg Echeveria mebina. Glinian strontu to materiał powszechnie stosowany w świecących zabawkach. Ma on właściwość pochłaniania światła, a następnie stopniowej emisji.

Metoda zastosowana przez chińskich naukowców całkowicie różni się od techniki edycji genów opracowanej przez grupę badawczą z Massachusetts Institute of Technology (MIT - USA).

Wstrzykując nanocząsteczki do roślin, zamiast modyfikować je genetycznie, zespołowi udało się stworzyć rośliny świecące w różnych kolorach, w tym czerwonym, niebieskim i zielonym. W poprzednich eksperymentach rośliny emitowały tylko światło zielone, co wynikało z ich naturalnych właściwości.

„Edycja genów to interesujące podejście” – powiedział Liu w rozmowie z CNN – „ale zainspirowały nas materiały nieorganiczne, które są „naładowane” światłem, a następnie stopniowo świecą. Podejmowano również wcześniejsze próby stworzenia świecących roślin, co doprowadziło do powstania koncepcji oświetlenia roślinnego, a nawet latarni ulicznych wykonanych z roślin. Naszym celem jest zatem zintegrowanie wielokolorowych materiałów świecących z roślinami, aby magazynowały światło przez długi czas. Pozwala to również pokonać ograniczenia związane z kolorem i umożliwia magazynowanie i emisję światła niezależnie od fotosyntezy”.

Zespół zademonstrował potencjał swoich nowych badań, budując ścianę z 56 sukulentów. Emitowane przez nie światło było na tyle silne, że ludzie mogli wyraźnie widzieć litery, obrazy, a nawet ciała osób stojących w odległości około 10 cm od roślin.

Po wstrzyknięciu glinianu strontu i wystawieniu na działanie promieni słonecznych na kilka minut, roślina może świecić nawet przez dwie godziny. Chociaż światło z czasem słabnie, roślina może być wielokrotnie regenerowana poprzez ekspozycję na światło słoneczne. Liu powiedział, że efekt wstrzyknięcia glinianu strontu jest bardzo długotrwały. Dwadzieścia pięć dni po wstrzyknięciu, liście sukulenta nadal świeciły po stymulacji światłem ultrafioletowym, nawet po zwiędnięciu.

Ta sukulentowa roślina silnie świeci w ciemności, na tyle mocno, że może oświetlać osoby znajdujące się w pobliżu. (Źródło: CNN)

Aby zniwelować ryzyko rozkładu glinianu strontu i uszkodzenia roślin, zespół opracował powłokę chemiczną, która otacza ten materiał. W innym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Biotechnology naukowcy wykazali również, że wprowadzenie danych genetycznych z grzybów bioluminescencyjnych do roślin sprawi, że będą one świecić bardzo jasno, co sugeruje potencjał stworzenia „zrównoważonego i wydajnego systemu oświetlenia”.

Nie wszyscy jednak są optymistycznie nastawieni do perspektywy wykorzystania drzew do oświetlenia. „Podobają mi się te badania. Są interesujące. Myślę jednak, że to nieco wykracza poza nasze obecne możliwości i prawdopodobnie zbyt wiele dla drzew” – powiedział profesor John Carr, ekspert w dziedzinie botaniki z Uniwersytetu Cambridge w Wielkiej Brytanii. „Poza tym, biorąc pod uwagę, że drzewa emitują ograniczoną ilość energii, nie sądzę, aby w najbliższej przyszłości zastąpiły latarnie uliczne”.

Sam Liu przyznał, że świecące rośliny stworzone przez grupę „wciąż są dalekie od osiągnięcia rzeczywistych możliwości oświetleniowych”, ponieważ intensywność luminescencji jest zbyt słaba, aby można je było wykorzystać w praktyce. Ponadto grupa kontynuuje ocenę bezpieczeństwa świecących cząstek w kontakcie z roślinami zielonymi, a także ze zwierzętami.

Na razie uważa, że nowo stworzone świecące drzewko nadaje się jedynie jako dekoracja lub artystyczne oświetlenie nocne. Liu ma jednak nadzieję, że w przyszłości uda się zwiększyć natężenie światła, a także zadbać o bezpieczeństwo, aby stworzyć piękne, samoświecące ogrody w nocy.

W naturze nauka nie odkryła jeszcze żadnych wyższych roślin zielonych, które mogłyby świecić tak jak te opisane w filmie Avatar. Zjawisko „świecących drzew”, które ludzie czasami widują w lesie lub na zbutwiałym drewnie, często pochodzi od innych organizmów żyjących na nich w symbiozie lub pasożytując na nich. Najbardziej znane są grzyby luminescencyjne i niektóre bakterie luminescencyjne, które wytwarzają słabe światło, przez co wiele osób błędnie uważa, że drzewo jest źródłem światła.

W świecie grzybów naukowcy odnotowali ponad 80 gatunków grzybów, które naturalnie świecą. Gatunki te są szeroko rozpowszechnione w wielu wilgotnych obszarach leśnych na całym świecie , zwłaszcza w tropikach.

Emitowane przez nie światło ma często delikatny, zielony kolor, wystarczająco widoczny w ciemności. Doskonałym przykładem jest opieńka miodowa (Armillaria mellea), znana również jako opieńka miodowa. Jej grzybnia może przenikać korzenie drzew lub gnijące drewno i świecić, sprawiając, że całe drzewo wydaje się świecić w ciemności.

W Japonii i niektórych częściach Azji gatunek Mycena chlorophos słynie z małych owocników, które emitują piękne zielone światło. Z kolei grzyb Panellus stipticus, rosnący na zbutwiałym drewnie w Ameryce Północnej i Europie, również charakteryzuje się silną luminescencją. Mechanizm luminescencji tych grzybów jest podobny do mechanizmu świetlików i opiera się na reakcji chemicznej między enzymem lucyferazą a substancją lucyferyną w organizmie.

(Wietnam+)

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