Οι λάμπες του μέλλοντος θα είναι φυτά που εκπέμπουν φως;

Νανοβιονικά φυτά που εκπέμπουν φως δημιούργησαν επιστήμονες από το MIT, το University of California Riverside και το University of California Berkley σε μια έρευνα που επιχορηγήθηκε από το Αμερικανικό Υπουργείο Ενέργειας.

Αν κάτι τέτοιο μπορούσε να επιτευχθεί θα εξοικονομούσαμε τεράστια ποσά ενέργειας. Τα φυτά είναι οι ιδανικοί φορείς μιας τέτοιας τεχνολογίας. Αυτοεπιδιορθώνονται, έχουν τη δική τους ενέργεια και είναι ήδη προσαρμοσμένα στο εξωτερικό περιβάλλον.

Με τη χρήση της νανοτεχνολογίας μετέφεραν σε φυτά ένα ένζυμο που βρίσκεται στις πυγολαμπίδες, τη λουσιφεράση.

Συνολικά χρησιμοποίησαν 3 μόρια που τα πακετάρισαν σε διαφορετικούς νανομεταφορείς έτσι ώστε να μεταφερθεί το καθένα στο κατάλληλο μέρος του φυτού.

Η αντίδραση που παράγει φως απαιτεί το ένζυμο λουσιφεράση να δράσει σε ένα μόριο που λέγεται λουσιφερίνη. Το 3ο μόριο είναι το συνένζυμο Α που αφαιρεί ένα παραπροϊόν της αντίδρασης, που αναστέλλει τη δράση της λουσιφεράσης. Για να μεταφέρουν τα νανοσωματίδια στα φύλλα των φυτών τα βύθισαν σε ένα διάλυμα και μετά εφάρμοσαν υψηλή πίεση ώστε να διεισδύσουν στα φύλλα μέσω των στομάτων.

Μέχρι τώρα έχουν εφαρμόσει την τεχνική στη ρόκα, το σπανάκι, το νεροκάρδαμο και το κέιλ (kale) και έχουν καταφέρει να τα κάνουν να λάμπουν μέχρι και 4 ώρες. Το φυτό έγινε σαν μια λάμπα μόνο που αντί για ρεύμα τροφοδοτείται από το μεταβολισμό του.

Μέχρι τώρα ο μετασχηματισμός ενός φυτού για να παράγει φως γινόταν με μεθόδους γενετικής μηχανικής, εισάγοντας το γονίδιο της λουσιφεράσης στο DNA του φυτού. Πρόκειται όμως για μια ευαίσθητη εργαστηριακή τεχνική που αποδίδει πολύ χαμηλό φως και που εφαρμόζεται στα φυτά του καπνού και στο Arabidopsis thaliana, που είναι φυτά-μοντέλα. Ενώ η τεχνική με τα νανοσωματίδια μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε φυτό.

Στο μέλλον θέλουν να βελτιώσουν την τεχνική τους, να κάνουν το φως πιο λαμπερό και να βρουν ένα τρόπο να ψεκάζουν τα νανοσωματίδια στα φύλλα των φυτών, κάτι που σημαίνει ότι θα μπορούσαν να μετατρέψουν και άλλα μεγαλύτερα φυτά ακόμα και δέντρα.

Ο απώτερος στόχος είναι το φυτό να φωτίζει για μια ζωή με μία μόνο εφαρμογή είτε στο σπόρο είπε στο ώριμο φυτό.

Κλείνει ο διακόπτης;

Οι ερευνητές έχουν τον τρόπο να σταματήσουν τη διαδικασία προσθέτοντας νανοσωματίδια που φέρουν έναν αναστολέα της λουσιφεράσης.

Κάτι τέτοιο μάλιστα θα μπορούσαν να το χρησιμοποιήσουν για να κάνουν τα φυτά να "σβήνουν" ως απάντηση σε διάφορα περιβαλλοντικά ερεθίσματα, όπως το φως του Ήλιου.

--

Πηγές:

1. Engineers create plants that glow news.mit.edu
2. Kwak, S. Y., Giraldo, J. P., Wong, M. H., Koman, V. B., Lew, T. T. S., Ell, J., ... & Strano, M. S. (2017). A Nanobionic Light-Emitting Plant. Nano letters, 17(12), 7951-7961.