Первое успешное создание разноцветного светящегося в темноте дерева

Группа китайских исследователей создала растения, светящиеся несколькими цветами с беспрецедентной интенсивностью свечения. Цель группы — создание систем ночного освещения с использованием биолюминесцентных растений.

Растения, излучающие достаточно света, чтобы хорошо видеть на тёмной дороге, могут показаться чем-то из области научной фантастики или мифологии. Но на самом деле американские учёные создали растение, излучающее слабый зелёный свет. Это растение даже было запущено в коммерциализацию.

Недавно группа китайских исследователей пошла еще дальше, объявив, что им удалось создать растения, способные излучать многоцветный свет, причем интенсивность света здесь самая высокая.

«Представьте себе мир, как в фильме «Аватар», где светящиеся деревья освещают всю экосистему», — сказал биолог Шутин Лю, преподаватель Южно-Китайского сельскохозяйственного университета в Гуанчжоу и соавтор исследования, опубликованного 27 августа в журнале Matter. «Мы хотим воплотить эту мечту в реальность, используя материалы, которые уже доступны в лабораторных условиях. Представьте себе день, когда светящиеся деревья смогут заменить уличные фонари».

Чтобы создать светящееся растение, Лю и его коллеги ввели в стебли эхеверии мебины наночастицы алюмината стронция. Алюминат стронция — материал, который часто используется в светящихся игрушках. Он обладает свойством поглощать свет, а затем постепенно излучать его.

Метод китайских ученых кардинально отличается от технологии редактирования генов, впервые примененной исследовательской группой Массачусетского технологического института (MIT, США).

Вводя в растения наночастицы, а не генетически модифицируя их, учёные смогли создать растения, светящиеся различными цветами, включая красный, синий и зелёный. В предыдущих экспериментах растения излучали только зелёный свет, что обусловлено их природными свойствами.

«Генетическое редактирование — интересный подход, — рассказал Лю CNN, — но нас вдохновили некоторые неорганические материалы, которые „заряжаются“ светом и затем постепенно начинают светиться. Ранее уже предпринимались попытки создать светящиеся растения, что привело к появлению концепции освещения с помощью растений, даже уличных фонарей, сделанных из растений. Поэтому наша цель — интегрировать многоцветные светящиеся материалы в растения для длительного хранения света. Это также позволяет преодолеть ограничение по цвету и позволяет хранить и излучать свет независимо от фотосинтеза».

Команда продемонстрировала потенциал своего нового исследования, построив стену из 56 суккулентов. Излучаемый ими свет был достаточно сильным, чтобы люди могли чётко видеть буквы, изображения и даже тела людей, стоявших на расстоянии около 10 см от растений.

После инъекции алюмината стронция и помещения на несколько минут на солнечный свет растение может светиться до двух часов. Хотя со временем свет тускнеет, растение может многократно заряжаться от солнечного света. Лю отметил, что эффект от инъекции алюмината стронция очень продолжительный. Спустя двадцать пять дней после инъекции листья суккулента продолжали светиться под воздействием ультрафиолета, даже после того, как они уже увяли.

Суккулент ярко светится в темноте, освещая людей, находящихся рядом. (Источник: CNN)

Чтобы избежать риска разложения алюмината стронция и нанесения вреда растениям, команда разработала химическое покрытие, которое покрывает материал. В другом исследовании, опубликованном в журнале Nature Biotechnology, учёные также показали, что внедрение генетических данных биолюминесцентных грибов в растения заставит их светиться очень ярко, что свидетельствует о возможности создания «устойчивой и эффективной системы освещения».

Однако не все настроены оптимистично по поводу перспективы использования деревьев для освещения. «Мне нравится это исследование. Оно интересное. Но, думаю, оно немного выходит за рамки наших нынешних возможностей и, вероятно, слишком сложно для деревьев», — сказал профессор Джон Карр, специалист по растениеводству из Кембриджского университета (Великобритания). «Кроме того, учитывая, что деревья выделяют лишь ограниченное количество энергии, я не думаю, что они заменят уличные фонари в ближайшем будущем».

Сам Лю признал, что созданные группой светящиеся растения «всё ещё далеки от достижения реальных световых возможностей», поскольку интенсивность свечения слишком слаба для практического применения. Кроме того, группа продолжает оценивать безопасность светящихся частиц при контакте с зелёными растениями и животными.

Пока она считает, что новое светящееся дерево подходит только в качестве украшения или художественного ночника. Но Лю всё ещё надеется в будущем увеличить интенсивность освещения, а также решить проблемы безопасности, чтобы создать красивые самосветящиеся сады в ночное время.

В природе науке ещё не удалось обнаружить высшие зелёные растения, способные светиться так, как описано в фильме «Аватар». Феномен «светящихся деревьев», который люди иногда видят в лесу или на гнилой древесине, часто возникает из-за других организмов, живущих на них в симбиозе или паразитировании. Наиболее известны группа люминесцентных грибов и некоторые люминесцентные бактерии, которые создают тусклый свет, заставляющий многих людей ошибочно принимать дерево за источник света.

В мире грибов учёные зарегистрировали более 80 видов, обладающих способностью к естественному свечению. Эти виды широко распространены во многих влажных лесных районах по всему миру , особенно в тропиках.

Излучаемый ими свет часто имеет мягкий зелёный оттенок, достаточно заметный в темноте. Яркий пример — гриб Armillaria mellea, также известный как опёнок. Его мицелий может проникать в корни деревьев или гниющую древесину и светиться, создавая впечатление, что всё дерево светится в темноте.

В Японии и некоторых частях Азии вид Mycena chlorophos славится своими маленькими плодовыми телами, излучающими красивый зелёный свет. Гриб Panellus stipticus, растущий на гнилой древесине в Северной Америке и Европе, также обладает довольно яркой люминесценцией. Механизм свечения этих грибов аналогичен механизму свечения светлячков и основан на химической реакции между ферментом люциферазой и веществом люциферином, содержащимся в организме.

(Вьетнам+)

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