Команда исследователей Массачусетского технологического института под руководством Сон-Ён Квак создала кресс-салат, который светится без генетических изменений растения. Ученые надеются, что возможно, однажды их исследования помогут снизить зависимость человечества от электрического освещения.
Старший автор исследования Майкл Страно, говорит, что их идея - это создание вида растения, функционирующего как обычная настольная лампа, и ее нет необходимости подключать к розетке. В конечном итоге свет питается за счет энергетического обмена веществ в самом растении. В 2013 году Kickstarter, обещавший создать генно-инженерное светящееся растение, стал вирусным, заработав, примерно 484 000 долларов США. Теперь этот проект официально закрыт, но похоже, он способствовал новым открытиям.
Исследователи из биотехнологической компании в 2014 году объявили, что они создали генетически модифицированный табак, который дает слабое свечение. Команда Массачусетского технологического института пошла по другому пути. В течение нескольких лет в лаборатории Страно велись исследования в области, которая называется нанобионика растений.
Она заключается во введении в клетки растений наночастиц, которые могут выполнять какую-либо задачу. Сначала эти наночастицы растворяют в жидкой среде, после этого в раствор погружают растение и герметизируют. Это открывает стромы - крошечные поры, расположенные на нижней стороне листьев растения – при этом, наночастицы проникают вовнутрь.
Применяя эту технику, сотрудники лаборатории ранее произвели установки, которые могут обнаруживать различные вещества, и растения, способные переносить условия засухи. Для создания светящихся растений, сотрудники лаборатории заполнили наночастицы ферментом, называемым люцифераза и молекулой люциферина - химическими веществами, при взаимодействии которых, возникает биолюминесценция у различных светящихся морских животных (например, медузы и веслоногие рачки), а также у светлячков. При расщеплении люциферазы люциферином создается свечение.
Исследователи добавили еще одну молекулу, называемую коферментом А, удаляющую продукт появляющийся в результате химической реакции между люциферином и люциферазой, который может ингибировать фермент люциферазу. Наночастицы учеными были введены в настурцию лекарственную - кресс-салат. Излучаемый свет довольно слабый - вдвое меньше яркости обычного 1-микроваттного светодиода и примерно тысячная часть света, необходимого для чтения.
Однако существенно большее свечение, примерно в 100 000 раз, было у табака с модифицированными генами. По словам исследователей, можно увеличить уровень производимого света. Изначально, свечение растений длилось около 45 мин, потом это время увеличили до 3,5 ч.
Сотрудники лабораториии надеются создать длительно светящиеся растения, создать растение, способное отключать свечение, например, при воздействии на него солнечных лучей. Они также продемонстрировали, что могут выключать свет, вводя ингибитор люциферазы. Это исследование опубликовано в журнале Nano Letters.