Как вам вариант заменить светодиодные электрические фонари мягким естественным светом, исходящим от самих деревьев? Звучит фантастически, но сегодня, благодаря развитию синтетической биологии, такие деревья становятся реальностью. Проект «Расти свет!» (Grow the Light!) создаёт устойчивые биолюминесцентные растения для освещения городской среды.
В основе проекта лежит явление биолюминесценции, то есть способности живых организмов излучать свет в результате биохимической реакции. В природе этим даром обладают светлячки, некоторые виды грибов, глубоководные рыбы и медузы, например, знаменитая Aequorea victoria, подарившая науке зелёный флуоресцентный белок (GFP). Именно изучение этих организмов стало ключом к технологическому прорыву. Учёные смогли найти в ДНК светлячков и медуз те самые «инструкции» (гены), которые заставляют их тело создавать светящийся белок.
Синтетическая биология позволяет собирать живые организмы, как конструктор. Специалисты берут «инструкцию» по свечению у медузы и с помощью тончайших инструментов встраивают её в клетку растения, например, в его семечко.
Вырастает растение, в каждой клетке которого есть эта чужая «инструкция». И оно начинает по ней работать, производя светящийся белок.
Первые успехи были скромными. Ещё в 1980-х годах растения табака со встроенным геном люциферазы светлячка светились, но только при поливе раствором люциферина. Прорыв произошёл в 2010-х годах. Исследователи, вдохновлённые биолюминесценцией некоторых грибов, обнаружили, что у них весь необходимый метаболический путь закодирован в собственных генах. В 2020 году международная команда учёных, включающая специалистов из России, успешно воссоздала этот грибной путь в растениях табака. Полученные растения автономно светились зелёным светом видимой интенсивности на протяжении всего жизненного цикла, без необходимости добавления каких-либо химикатов.
Проект «Расти свет!» берёт за основу эти достижения, ставя перед собой задачу адаптировать технологию для деревьев, пригодных для городского озеленения. Учёные работают с быстрорастущими и устойчивыми видами, такими как осина или некоторые карликовые виды клёна. Главная проблема в том, что для свечения растению нужна энергия. Как если бы вы включили внутри него маленькую лампочку. Если света будет слишком много, дерево может просто истощиться. Поэтому задача учёных сделать так, чтобы свечение было достаточно ярким для наших глаз, но при этом безопасным для самого растения.
Один из ключевых и передовых подходов — это использование методов CRISPR/Cas9 для точного редактирования генома, позволяющего встроить гены биолюминесценции в конкретные, «безопасные» участки ДНК, не нарушая жизненно важные функции растения.
Потенциальные преимущества такой технологии революционны, так как биолюминесцентные деревья могли бы сократить энергозатраты на уличное освещение. Они не требуют прокладки кабелей, устойчивы к ветру и не создают светового загрязнения в классическом понимании, потому что их свет мягкий, рассеянный и не слепящий. Кроме того, это могло бы преобразить эстетику городов, создать уникальную атмосферу и усилить связь человека с живой природой в урбанизированной среде.
Конечно, до этого ещё далеко. Учёным нужно убедиться, что такие деревья абсолютно безопасны для природы, не станут сорняками и будут долго жить. Нужно сделать их свет ярче и устойчивее. И, конечно, людям нужно привыкнуть к этой идее и принять её.
Если всё удастся, то это будет новый этап взаимодействия человека и природы, где биология становится технологией, а живые организмы — партнёрами в создании устойчивой среды обитания. Хотели бы себе такие растения дома или на огороде? Посадить вдоль дорожки, например.
Читай в Телеграме, а ниже ещё несколько интересных статей: