Российский ученый создал светящиеся растения

Но, конечно, не только это убедило авторитетное жюри присудить престижную национальную премию будущих технологий «Вызов» доктору химических наук Илье Ямпольскому из Института биоорганической химии РАН. Главное достижение лауреата в том, что ему впервые в мире удалось разобраться в одном из сложнейших механизмов манипулирования генами.

В чем суть этого прорыва? Идея заставить растение светиться появилась, как только ученые научились работать с генами, в частности, переносить их из одного организма в другой. И в данном случае сама технология создания светящихся растений представлялась очевидной. Надо взять созданные природой светящиеся бактерии или животных, выявить в них ответственные за люминесценцию гены, а затем перенести их в геном растения.

И такие эксперименты были сделаны в нескольких лабораториях мира, растения действительно засветились. Но… Мало того что свет оказался очень слабым, он еще и постепенно ослаблялся. Простой перенос генов из мира фауны в мир флоры срабатывал плохо. Словом, задача, что называется, в лоб не решалась. Требовалось разобраться в механизме свечения. И это удалось команде Ильи Ямпольского. Она впервые в мире разобралась в сложнейшем механизме манипулирования генами.

«В качестве донора мы взяли один из видов светящихся грибов», — рассказывает ученый. «Вначале надо было разобраться, почему грибы вообще светятся. Оказалось, чтобы эффект появился, в грибе должен произойти каскад из четырех превращений. На каждом из них под действием определенного фермента одно вещество превращается в другое. И только на последней стадии появляется свет».

Таким образом, ученым удалось выяснить, что в производстве света участвует четыре конкретных фермента, и каждый кодируется своим геном гриба. Их ученые и перенесли в геном одного из сортов табака. Но растение ярко не вспыхнуло, свечение оказалось таким же слабым, как и у предыдущих экспериментаторов.

— Мы и не ожидали, что наш табак сразу ярко засветится, — говорит Ямпольский. — Было понятно, что перенос четырех генов — самая простая часть работы, а впереди самая сложная — тонкая наладка их работы. Чтобы они функционировали в этом квартете оптимально, а не как в знаменитой басне Крылова.

Для такой отладки ученые применили сразу несколько известных методик, в частнос­ти, метаболическую инженерию и направленную эволюцию ферментов. В итоге таких манипуляций удалось яркость света увеличить в 1000 раз по сравнению с первоначальным вариантом. Причем время над этим эффектом не властно, он вообще не ослабевает. Растение светится от рождения до завершения своего жизненного цикла.

Ученые уверены, что подобные превращения можно делать практически с любыми декоративными растениями, например, петуниями, розами, барвинками и т. д. А в перспективе попробовать заставить светиться деревья, например, в парке или для освещения улиц.

Важно отметить еще важнейшую особенность этой технологии, на что обратило внимание жюри. Она открывает принципиально новые возможности, чтобы наблюдать в реальном времени происходящие в растениях процессы, а значит, будущие биоинженеры получают принципиально новый инструмент для своих экспериментов. Например, для придания растениям полезных свойств — устойчивости к вредителям, повышения урожайности, разработки новых средств защиты растений и так далее.

Читайте также:

Уральские учёные предложили использовать мискантус для борьбы с парниковыми газами

Российские учёные смогли создать портативный термоэлектрический источник питания