Cientistas criam plantas que brilham e que até podem iluminar casas

Embora as plantas brilhantes possam parecer obras de ficção científica, os pesquisadores conseguiram criar plantas que produzem sua própria luminescência visível e dizem que as possibilidades de como podemos usá-las são infinitas.

Num estudo publicado na Nature Biotechnology, Cientistas revelaram que a bioluminescência encontrada em alguns fungos é metabolicamente semelhante aos processos naturais comuns entre as plantas. Ao inserir o DNA obtido do fungo, eles foram capazes de criar plantas que brilham

Os cientistas podem usar essa luz biológica para observar o funcionamento interno das plantas. Ao contrário de outras formas de bioluminescência comumente usadas, como vagalumes, reagentes químicos exclusivos não são necessários para manter a bioluminescência de fungos; Em outras palavras, as plantas que contêm o DNA do fungo brilham continuamente durante todo o seu ciclo de vida, desde as mudas até a maturidade.

A inovação é semelhante a um projeto lançado pelos cientistas do MIT em 2017, que usou infusões de nanopartículas para converter a energia armazenada da planta em luz, embora o brilho tenha durado apenas cerca de quatro horas seguidas. Mais tarde, os pesquisadores usaram suas plantas brilhantes para uma exposição de arte explorando as possibilidades de integrar plantas na arquitetura ecológica moderna.

“No momento, a iluminação consome grande parte de nossa demanda de energia, atingindo perto de 20% de nosso consumo global de energia, gerando dois gigatoneladas de dióxido de carbono por ano”, diz Michael Strano, professor de engenharia química da Carbono. P. Dubbs no MIT. “Considere que as plantas substituam mais do que apenas a lâmpada da sua mesa. Há uma enorme gama de possibilidades energéticas que poderia ser substituída pela planta emissora de luz. ”

As plantas descritas na descoberta desta semana também podem ser usadas para fins práticos e estéticos, especialmente para criar flores brilhantes e outras plantas ornamentais, e embora a substituição das luzes da rua por árvores brilhantes possa ser fantasia, as plantas produzem uma aura agradável. verde emanando de sua energia viva.

Segundo os autores, as plantas podem produzir mais de um bilhão de fótons por minuto.

O relatório da Nature Biotechnology foi escrito por 27 cientistas, liderados pelos drs. Karen Sarkisyan e Ilia Yampolsky. A pesquisa foi realizada principalmente por meio de uma colaboração entre a Planta, uma startup de biotecnologia em Moscou, o Instituto de Química Bioorgânica da Academia Russa de Ciências, o Instituto de Ciências Médicas de Londres MRC e o Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria.

A Light Bio é uma nova empresa que planeja comercializar essa nova tecnologia em plantas ornamentais em associação com a Planta. O CEO da Light Bio, Dr. Keith Wood, declarou: “Trinta anos atrás, ajudei a criar a primeira planta luminescente usando um gene de vaga-lume. Essas novas plantas podem produzir um brilho muito mais brilhante e mais estável, totalmente incorporado ao seu código genético “.

No entanto, projetar novas características biológicas é mais complexo do que simplesmente mover partes genéticas de um organismo para outro. Assim como as engrenagens de um relógio, as peças recém-adicionadas devem integrar-se metabolicamente ao host. Para a maioria dos organismos, nem todas as partes necessárias para a bioluminescência são conhecidas. Até recentemente, uma lista completa de peças estava disponível apenas para a bioluminescência bacteriana, mas tentativas anteriores de criar plantas brilhantes a partir dessas partes não funcionavam bem, principalmente porque as partes bacterianas geralmente não funcionam adequadamente em organismos mais complexos.

Há pouco mais de um ano, os cientistas descobriram as partes que sustentam a bioluminescência em fungos. Pela primeira vez, a luz viva de um organismo multicelular avançado foi totalmente definida.

Neste relatório, os autores revelam que a bioluminescência de fungos funciona particularmente bem nas plantas. Isso lhes permitiu produzir plantas brilhantes que são pelo menos dez vezes mais brilhantes. Usando câmeras e smartphones comuns, a iluminação verde foi registrada a partir de folhas, caules, raízes e flores. Além disso, a produção de luz sustentada foi alcançada sem prejudicar a saúde das plantas.

Embora os fungos não estejam intimamente relacionados às plantas, sua emissão de luz é focada em uma molécula orgânica que também é necessária nas plantas para formar paredes celulares. Chamada ácido cafeico, essa molécula produz luz através de um ciclo metabólico que envolve quatro enzimas. Duas enzimas convertem o ácido cafeico em um precursor luminescente, que é então oxidado por uma terceira enzima para produzir um fóton. A última enzima converte a molécula oxidada novamente em ácido cafeico para iniciar o ciclo novamente.

Nas plantas, o ácido cafeico é um componente básico da lignina, que ajuda a fornecer resistência mecânica às paredes celulares. Portanto, faz parte da biomassa de lenhocelulose das plantas, que é o recurso renovável mais abundante na Terra.

Como componente essencial do metabolismo das plantas, o ácido cafeico também é parte integrante de muitos outros compostos essenciais envolvidos em cores, fragrâncias, antioxidantes, etc. Apesar de nomes semelhantes, o ácido cafeico não está relacionado à cafeína.

Ao conectar a produção de luz a essa molécula fundamental, o brilho emitido pelas plantas fornece um indicador metabólico interno. Pode revelar o estado fisiológico das plantas e suas respostas ao meio ambiente. Por exemplo, o brilho aumenta drasticamente quando uma casca de banana madura é colocada nas proximidades (que emite etileno). As partes mais jovens das plantas tendem a brilhar mais intensamente e as flores são particularmente brilhantes. Padrões tremeluzentes ou ondas de luz são frequentemente visíveis, revelando comportamentos ativos dentro das plantas que normalmente seriam ocultos.

Nesta pesquisa publicada, os autores confiaram nas plantas de tabaco por causa de sua genética simples e rápido crescimento, mas os benefícios da bioluminescência de fungos são amplamente adaptados às plantas. A pesquisa de plantas, e por Arjun Khakhar e colegas, demonstrou a viabilidade de outras plantas brilhantes, como pervinca, petúnia e rosa.

Você pode imaginar que no futuro, em vez de lâmpadas, teremos flores iluminando nossas casas.

Fonte: Nation