Живі вогні

Живі вогні

До кімнатних рослин-світильників та вуличних ліхтарів-дерев веде кілька шляхів, і ми вже почали рухатись ними: світло видніється не так далеко за горизонтом.

Передусім це красиво. Згадати хоча б дерева «Аватара», чиє світіння справляє таке сильне враження. До того ж це зручно: рослини самостійно генерують енергію, чудово адаптовані до умов навколишнього середовища і самотужки відновлюються при пошкодженнях. Не дивно, що стартап Glowing Plant, який декілька років тому шукав $65 тис. на створення реальних біолюмінесцентних рослин, стрімко набрав майже півмільйона. «Таке поєднання простоти, фантастичності і реалізовуваності зустрічається рідко, — пояснив успіх засновник Glowing Plant Ентоні Еванс. — 99% людей вважають, що такого не буває. Насправді це вже певною мірою факт».

Справді, в природі існує багато різних біолюмінесцентних систем, які незалежно розвинулись у бактерій і грибів, кишковопорожнинних і членистоногих. Необхідно змусити працювати таку систему (зазвичай вона складається з ферменту люциферази і необхідних для її роботи молекул люциферина) в рослині і при цьому не шкодити їй. Завдання потрохи вирішується: ген люциферази світляків було внесено в рослини тютюну ще в 1980-х. А в 2010 році біологам з Кембриджу вдалось використати весь «світлоносний комплекс» світляка, отримавши ГМ-бактерії, що стабільно світяться. Повторити роботу для рослин — на прикладі скромної на вигляд, але прекрасно вивченої генетиками різушки Таля — і збирався Ентоні Еванс.

Шлях генів

Впевненості стартапу додавала і інша робота 2010 року. В ній Олександр Кричевський описав отримання ГМ-рослин тютюну, хлоропласти яких містять шість генів lux-оперона фотобактерій. Кричевський заснував власну компанію, яка торгує пагонами біолюмінесцентної лінії під назвою Starlight Avatar Celestine. Це єдина рослина, яка світиться, і яку можна купити вже сьогодні, хоча вона не відрізняється ні яскравістю, ні навіть життєстійкістю. Обіцяється, що рослини проживуть 2-3 місяці і «будуть відчутно світитись у темряві протягом всього цього терміну». Ентоні Еванс заявив, що зможе вирішити ці проблеми.

Спеціалістам його обіцянки здались занадто самовпевненими, однак публіці ідея сподобалась. Почавши кампанію зі збору коштів на платформі Kickstarter, Еванс пообіцяв усім вкладникам насіння модифікованої різушки, як тільки воно буде отримано. Було зібрано більше $480 тис., і стартап пропрацював кілька років, перш ніж Еванс визнав, що його команда не в змозі вирішити технічні проблеми. Перенесення цілої групи генів в потрібні ділянки хромосом такого складного організму поки залишається нездійсненним завданням.

Шлях наночастинок

Інший підхід вдалось відшукати в тому ж 2010 році — колись ця дата буде особливо відзначена в історії створення біолюмінесцентних рослин. Тоді Су Яньсюнь і його колеги з тайванського дослідницького центру RCAS шукали підходи до вдосконалення світлодіодів і вивчали поведінку золотих наночастинок у формі сфер з довгими голками — щось на кшталт морських їжаків діаметром від 11 до 80 нм. Плазмонний резонанс, що виникає на їх складній поверхні, дозволяє на порядки посилити флуоресцентний сигнал, зокрема і слабке природне світіння хлорофілу, викликане взаємодією з фотонами певної довжини хвилі.

Доставити в рослину наночастинки простіше, ніж гени: тайванські фізики просто помістили водорість у розчин на кілька днів. Опинившись в клітині, золоті «їжаки» вловлювали ультрафіолетові фотони і перевипромінювали їх, змушуючи хлорофіл давати слабке червоне світіння. Ідею підхопили по інший бік океану, в лабораторії Майкла Страно, де було знайдено новий і, можливо, найбільш багатообіцяючий шлях до отримання біолюмінесцентних рослин.

Шлях синтезу

Професор Массачусетського технологічного інституту Майкл Страно впевнений в успіху не менше за попередників. «Наша мета — разова обробка саджанця або дорослої рослини, яка буде мати ефект протягом всього її життя», — сказав він, коментуючи знімки біолюмінесцентного листя настурції, родича крес-салату, які розійшлись по інтернету. Адже якщо шлях генів вимагає вирощування нових ГМ-рослин, то наночастинки здатні проникнути у вже присутні на вулицях міст дерева. І якщо нам не вдається перенести самі гени, то можна озброїтись вже готовим біолюмінесцентним комплексом молекул.

Демонструючи новий підхід, Страно і його колеги вимочували рослини в розчині наночастинок, що містять люциферазу і необхідні їй речовини — люциферин і кофермент А. У міру вивільнення реагентів в листі відбувалось окислення: варіюючи структуру наночастинок, вчені контролювали темп цього процесу і досягли чотирьох годин безперервного випромінювання. Звичайно, про дерева-ліхтарі поки не йдеться: 10-сантиметрова рослина виробляє менше 0,5 мкВт — на порядки менше, ніж потрібно для читання. Однак вчені впевнені, що новий шлях приведе їх до рослин, які будуть яскраво світитись всіма барвами.

 

 

Коментарі

Ввійдіть або зареєструйтесь, щоб залишати коментарі.
Читайте також

Часто зустрічається думка, що "богиня Землі" (Гея у давньогрецькій міфології), а буквально - наша планета - це турботлива мати, здатна виправити помилки своїх не дуже далекоглядних дітей. На практиці все відбувається прямо протилежним чином, вважає вчений, який не один рік вивчає еволюцію живого і історію клімату. На його думку, Земля і життя - речі мало сумісні.

X

Вхід

Завантажую...