Предприниматель из Сан - Франциско Антоний Эванс придумал радикальную идею по ограничению использования энергии: "Что, если мы используем деревья для освещения наших улиц вместо электрических уличных фонарей?"
Эванс и его коллеги-биологи Омри Амирав-Дрори и Кайл Тейлор хотят создать растения, которые буквально светятся. Эванс был вдохновлен трансгенными организмами, растениями или животными с генами других видов в собственной ДНК, которые были использованы для удовлетворения многих человеческих потребностей. Например, ген бактерии Bacillus thuringiensis регулярно вводится в кукурузу и хлопок для того, чтобы сделать посевы безопасными. В одном из методов, называемом "фарминг", ученые ввели человеческие гены в растения и животных, чтобы эти хозяева могли производить белки для фармацевтики. Другие добавили ген из кристаллического желе, отвечающий за создание зеленого флуоресцентного белка, к таким животным, как кошки и свиньи; таким образом, они могут определить, передавалась ли болезнь из поколения в поколение, просто посмотрев, светится ли потомство в темноте.
Эти потрясающие генетически разработанные растения светятся ярко-зеленым цветом. Ученые предвидели будущее цветов, которые светятся как инопланетная флора, и сделали большой шаг вперед с самыми яркими светящимися растениями, когда-либо созданными с помощью генной инженерии.
Биолюминесценция, или способность жизни излучать свет, проявляется в переходных вспышках светлячков, авроральном свечении океанического планктона и жутко ярких приманках хищных животных. Растения, однако, никогда не развивали биолюминесценцию в дикой природе, хотя ученые пытались создать их сияние на протяжении многих десятилетий.
Сейчас команда исследователей достигла прорыва на этом фронте, создав "светящиеся растения, которые по крайней мере на порядок ярче, чем было достигнуто ранее", говорится в исследовании, опубликованном в понедельник в журнале Nature Biotechnology.
Табачные растения, введенные с ДНК из биолюминесцентных грибов, выбрасывают более миллиарда фотонов в минуту, достигая "самоподдерживающегося свечения, которое видно невооруженным глазом", говорят авторы исследования.
Растения были разработаны командой ученых в сотрудничестве с компанией Planta LLC - биотехнологическим стартапом, расположенным в Москве, Россия, который стремится коммерциализировать светящиеся растения. В то время как растения ранее были настроены на излучение света с помощью биолюминесцентных бактерий, новое исследование открывает самые яркие генно-инженерные растения на сегодняшний день.
Табачные растения смогли достичь такой высокой мощности (метафорически) благодаря кофеиновой кислоте, которая недавно была идентифицирована как основной молекулярный двигатель излучения света в биолюминесцентной группе гриба Неонотопанус. Поскольку кофеиновая кислота присутствует также во всех растениях, команда решила ввести эту грибковую ДНК в геномы табачных растений, чтобы посмотреть, будут ли ее светоизлучающие пути реплицироваться в ботаническом хозяине.
Кульминацией этого метода стали сверкающие "автолюминесцентные" растения, способные вырабатывать свой собственный свет на каждом этапе своего жизненного цикла. Грибковая ДНК не только вызывала затмевание растений их предшественников, она также проливала буквальный свет на внутренние процессы, происходящие внутри этих листовых видов.
"По мере развития растений люминесценция увеличивалась в переходной зоне между корнем и стеблем", - отмечают исследователи в исследовании. "Молодые побеги были наиболее яркими в концевых и подмышечных почках, а также в верхней части стебля; более старые части побега тускнели по мере созревания растений".
Точно так же, стареющие листья тускнеют из-за снижения содержания кофеиновой кислоты, хотя "на некоторых листьях на последних стадиях старения наблюдались волны интенсивного светового излучения", - сказали в команде.
Команда использовала табачные растения, потому что они быстро растут и хорошо изучены, но в принципе, та же самая техника может осветить популярные домашние цветы, такие как перивинкль, петуния и роза.
Ошеломляющие видения биолюминесцентных растений стали популярны в научной фантастике и фантазии, но может пройти не так много времени, прежде чем вы сможете посадить светящуюся зелень в вашем собственном саду.
Этой весной команда Эванса разместила на Kickstarter видео, объясняющее, как они планируют вставить гены биолюминесцентных бактерий во флору в качестве первого шага к созданию светящихся деревьев. Чтобы подпитать воображение зрителей, видео включало изображение Пандоры, светящейся декорации середины 22 века из фильма "Аватар". В чрезвычайно успешной 46-дневной кампании группа собрала почти 500 000 долларов для финансирования.