Iako se svijetleće biljke mogu činiti kao znanstvena fantastika, znanstvenici su uspjeli stvoriti biljke koje proizvode vlastitu vidljivu svjetlost i tvrde da su mogućnosti za upotrebu tih biljaka beskrajne. Znanstvenici su ovog tjedna u časopisu Priroda biotehnologije otkrili da je biosvjetlost, koja se nalazi u nekim gljivama, slična prirodnim procesima uobičajenim među biljkama, piše goodnewsnetwork. Upisivanjem DNK dobivenih iz gljiva, uspjeli su stvoriti biljke koje svijetle sjajnije nego je to prije bilo moguće.
Svijetleće biljke mogle bi uštedjeti mnogo energije
Ovu biološku svjetlost znanstvenici mogu koristiti za promatranje unutarnjeg funkcioniranja biljaka. Za razliku od drugih često korištenih oblika biosvjetlosti, poput onih iz krijesnica, za održavanje biosvjetlosti gljiva nisu potrebni jedinstveni kemijski reagensi. Drugim riječima, biljke koje sadrže DNK iz gljiva svijetle neprekidno tijekom svog životnog ciklusa, od sadnice do zrelosti. To je otkriće slično projektu koji su znanstvenici s MIT-a započeli 2017. godine.
Pomoću infuzije nanočestica pretvorili su pohranjenu energiju biljaka u svjetlost, a sjaj je trajao oko četiri sata. Kasnije su znanstvenici te svijetleće biljke predstavili na izložbi umjetnina, istražujući mogućnosti integriranja biljaka u modernu eko-prihvatljivu arhitekturu. "Na osvjetljenje odlazi ogroman dio naše potrošnje energije, skoro 20 % naše globalne potrošnje i godišnje se stvaraju dva gigatona ugljičnog dioksida", rekao je Michael Strano, profesor kemijskog inženjerstva na MIT-u. "Biljke koje emitiraju svjetlost mogle bi zamijeniti ogroman otisak energije", dodao je.
Nove biljke mogu proizvesti puno jači i stalniji sjaj
Biljke opisane u ovotjednom otkriću mogu se koristiti i u praktične i u estetske svrhe, prije svega za proizvodnju svijetlećeg cvijeća i drugih ukrasnih biljaka. I dok se zamjena uličnih svjetala svijetlećim stablima može činiti kao čista fantastika, biljke proizvode ugodnu zelenu auru iz koje proizlazi njihova životna energija. Autori tvrde da biljke mogu proizvesti više od milijardu fotona u minuti.
Izvještaj u časopisu Priroda biotehnologije napisalo je 27 znanstvenika, a vodio su ga doktori Karen Sarkisyan i Ilia Yampolsky. Na projektu su surađivali Plant, biotehnološki startup u Moskvi, Institut za bioorgansku kemiju Ruske akademije znanosti, MRC Londonskog instituta za medicinske znanosti i Institut za znanost i tehnologiju u Austriji. Light Bio je nova tvrtka koja planira komercijalizirati ovu novu tehnologiju za proizvodnju ukrasnih biljaka u suradnji s tvrtkom Plant. Direktor tvrtke Light Bio dr. Keith Wood izjavio je: "Prije trideset godina pomogao sam stvoriti prvu svijetleću biljku koristeći gen iz krijesnica. Te nove biljke mogu proizvesti mnogo jači i stalniji sjaj, što je u potpunosti upisano u njihovom genetskom kodu.
Međutim, izrada novih bioloških značajki je složenija od premještanja genetskih dijelova iz jednog organizma u drugi. Poput zupčanika na satu, novododani dijelovi moraju se metabolički integrirati u domaćina. Za većinu organizama nije poznato koji su sve dijelovi potrebni za biosvijetljenje. Donedavno je cijeli popis dijelova bio dostupan samo za bakterijsko biosvijetljenje, ali prethodni pokušaji stvaranja svijetlećih biljaka iz tih dijelova nisu prošli dobro. Razlog je taj što bakterijski dijelovi obično ne rade pravilno u složenijim organizmima. Prije nešto više od godinu dana znanstvenici su otkrili dijelove koji održavaju biosvijetlost u gljivama. To je bio prvi put da je živo svjetlo naprednog višećelijskog organizma bilo u potpunosti definirano.
Kofeinska kiselina
U ovom istraživanju znanstvenici su otkrili da biosvjetlost gljiva vrlo dobro funkcionira u biljkama. To otkriće omogućilo im je da izrade svijetleće biljke koje su barem deset puta svjetlije. Pomoću običnih kamera i pametnih telefona zabilježili su zeleno osvjetljenje koje dolazi iz lišća, stabljika, korijena i cvijeća. Nadalje, postignuta je kontinuirana proizvodnja svjetla bez štetnog utjecaja na zdravlje biljaka. Iako gljive nisu usko povezane s biljkama, njihovo ispuštanje svjetlosti koncentrira se na organskoj molekuli koja je biljkama potrebna i za stvaranje staničnih zidova.
Ta molekula, koja se naziva kofeinska kiselina, stvara svjetlost kroz metabolički ciklus u koji su uključena četiri enzima. Dva enzima pretvaraju kofeinsku kiselinu u svijetleći prekursor, koji se nakon toga oksidira trećim enzimom za stvaranje fotona. Posljednji enzim pretvara oksidiranu molekulu natrag u kofeinsku kiselinu kako bi opet započeo ciklus.
U biljkama je kofeinska kiselina građevni blok lignina koji pomaže u pružanju mehaničke čvrstoće staničnim zidovima. Stoga je dio biomase lignoceluloze biljaka, koja je najbrojniji obnovljivi resurs na Zemlji. Kao ključna komponenta biljnog metabolizma, kofeinska kiselina je također sastavni dio mnogih drugih važnih spojeva koji se nalaze u bojama, mirisima, antioksidansima itd. Unatoč njihovim sličnim imenima, kofeinska kiselina nije povezana s kofeinom.
Mlađi dijelovi biljaka imaju najjače svjetlo
Spajanjem proizvodnje svjetlosti s ovom ključnom molekulom, sjaj koji biljke emitiraju osigurava unutarnji metabolički pokazatelj. On može otkriti fiziološki status biljaka i njihov odgovor na okoliš. Na primjer, sjaj se dramatično povećava kada se u blizini stavi zrela koža banane (koja emitira etilen). Mlađi dijelovi biljaka imaju najjače svjetlo, a cvjetovi su posebno sjajni. Trepereći obrasci ili valovi svjetla često su vidljivi, otkrivajući aktivno ponašanje u biljkama koje bi inače bilo skriveno.
U ovom istraživanju autori su koristili biljke duhana zbog njihove jednostavne genetike i brzog rasta, ali blagodati biosvjetlosti gljiva uglavnom se primjenjuju na biljke. Istraživanja u tvrtki Plant te ona Arjuna Khahara i njegovih kolega, pokazala su da su ova otkrića primjenjiva i na druge svijetleće biljke, uključujući biljku periwinkle, petuniju i ružu. Daljnji razvoj može se očekivati i kod svjetlijih biljaka. Moguće su nove značajke, poput promjene svjetline ili boje kao odgovor na ljude i okolinu.
Ispričajte nam svoju pozitivnu priču i rado ćemo je objaviti i podijeliti sa stotinama tisuća naših čitatelja. Svoje priče nam šaljite na mail vijesti@portal.net.hr ili nam jednostavno pišite na Facebooku. Zajedno smo u ovome.
