Sjajne biljke u prirodi. Poslovna ideja: blistavo cvijeće. Cijena materijala i njihova potrošnja

Pas iz Baskervila, sa svojim blistavim osmijehom u mraku, ubio je Sir Charlesa Baskervillea i umalo ubio Henryja Baskervillea u romanu Arthura Conana Doylea, bio je običan pas. Zablistala je samo zahvaljujući zlobi i fosforu na licu. Međutim, živi organizmi koji svijetle u mraku sami po sebi postoje.

Bakterije, meduze, mekušci, plankton, krijesnice, škorpije, pečurke (uključujući i uobičajene gljive). Danas naučnici poznaju više od osam stotina svijetlećih živih organizama. Većina njih živi u morima i okeanima. Ali naučnici još nisu otkrili predstavnike kraljevstva Flore, koji imaju sposobnost bioluminiscencije. Međutim, osoba nije navikla čekati usluge od prirode: ako joj se iz nekog razloga „nije dosjetilo“ da napravi svijetleće biljke, „kruna kreacije“ spremna je sama preuzeti ovu stvar.

Bioglow - kompanija koja stoji iza koncepta užarene biljke

U prirodi nema biljaka koje svijetle jer biljkama nije potrebna bioluminiscencija. U mikrokosmosu, sjaj je nuspojava probave: neutralizacija aktivnog kiseonika bakterijskim enzimima tokom razgradnje glukoze. Krijesnice i male watazenia lignje koriste svjetlost da privuku partnere, meduze - kao zaštitu od šoka od onih koji ih pokušaju pojesti.

Postoje i lovci koji svoje žrtve privlače sjajem vlastitog tijela. A neke vrste dubokomorskih koralja, prema naučnicima, sposobne su da slabu kratkotalasnu svetlost koja prodire u dubine transformišu u svetlije baklje. Ovaj fenomen se koristi kao fito-svjetlo za mogućnost fotosinteze simbiotskih kolonija algi koje žive u šikarama koralja.

Biljke ne moraju da sijaju. Stoga je bila potrebna intervencija genetskog inženjeringa, decenije rada i solidna ulaganja. Biljni hloroplasti su poluautonomni plastidi koji postoje u simbiozi s biljkama. Prema hipotezi, nekada su bile neovisne, poput cijanobakterija povezanih s hloroplastom, sposobne za luminescenciju. Alexander Krichevsky (St. Louis, SAD) - specijalista za dvije oblasti: proučavanje fenomena bioluminiscencije morskih bakterija i biljnu mikrobiologiju. Naučnik je imao ideju da spoji dvije poznate discipline, što je i učinio, stvorivši biotehnološku kompaniju "Bioglow, Inc."

Starlight Avatar: oličenje zvijezde

Kompanija Aleksandra Kričevskog kreirala je koncept užarene biljke - "Starlight Avatar®".

Sjaj Starlight Avatara (biljke duhana) zasniva se na uvođenju u genom biljke dijela gena krijesnice - molekula luciferaze. Da bi Starlight Avatar sijao, potreban je katalizator - reakcija sjaja se javlja kada se luciferaza oksidira kiseonikom u prisustvu enzima luciferina. Luciferin je bio sadržan u hranljivoj podlozi u kojoj je biljka uzgajana.

Sjaj nove generacije genetski modificiranih biljaka (lijevo) u poređenju sa Starlight Avatarom (desno). Fotografija sa sajtabioglowtech.com
Godine 2014. Bioglow je na aukciji prodao dvadeset sjajnih Starlight Avatara koji rastu u posebnim kontejnerima. Iako je ovo svjetlo vrlo slabo, ali laboratorija Aleksandra Kričevskog radi na povećanju svjetline.

Dok - iz sfere fantazije

Bioglow planira stvoriti biljke koje ne samo da će ukrasiti krajolik noću, već će pomoći i uštedi novca na uličnoj rasvjeti. Ali za sada, svijetleće biljke su iz sfere fantazije. Starlight Avatar emituje svetlost samo kada je zaliven odgovarajućim rastvorom.

Ruski naučnici koji rade na proučavanju bioluminiscencije i stvaranju samosvetlećih biljaka u laboratoriji biomolekularne spektroskopije Instituta za bioorgansku hemiju Ruske akademije nauka pod vođstvom Ilje Jampoljskog smatraju da je prerano planirati cvet krevete u njihovim područjima, uzimajući u obzir ruže ili božure koji svijetle u mraku, i čupanje živih ograda kako bi se promijenilo u svijetleće.

Bioluminiscenciju biljaka nazivaju jednim od najambicioznijih projekata: „Idealna opcija, u kojoj još nikome nije uspjela, uključuje dešifriranje cijelog puta biosinteze luciferina, što može biti proces u više koraka koji uključuje veliki broj proteina. Zatim - umetanje u genom drugog organizma gena koji kodiraju sve te proteine ​​i luciferazu. Trenutno je dešifrovana samo biosinteza bakterijskog luciferina, ali se ovaj sistem teško prilagođava biljkama i životinjama. I primjena ovog pristupa izgleda malo vjerovatna."

Sjeme blistavog cvijeća još se ne može kupiti (osim ako, naravno, niste platili 40 dolara za hipotetičku priliku da dobijete sjeme genetski modificirane Tal rezuhavidke u projektu crowdfundinga). Ali nemojte se obeshrabriti: s druge strane, možete kupiti umjetno svjetleće kamenje - za ukrašavanje staza na vašoj web lokaciji, stvaranje alpskih tobogana koji su vidljivi u mraku, pa čak i za ukrašavanje fasade kuće. Pa, ili u krajnjem slučaju - barem za uređenje akvarija.

Ideja naučnika sa Massachusetts Institute of Engineering okrunjena je uspjehom i sada postoje biljke koje svijetle. Uz njihovu pomoć, ulice će biti osvijetljene.

Američki genetski inženjeri, zajedno s nanotehnolozima, uspjeli su uzgojiti svijetleće biljke. Eksperimenti su rađeni na uzorcima potočarke ili obične potočarke, poluvodene biljke porodice kupusnjača.

Za postizanje sjaja u biljke su uvedeni pigmenti - lucefirini, poseban oksidirajući enzim sličan genima krijesnica i svjetlećih bakterija. Ovi elementi su transportovani u biljna tkiva pomoću nanočestica silicijuma. Kad uđu u biljke, reagiraju, uslijed čega se energija počinje oslobađati i biljka svijetli.

Genetska modifikacija i eksperimentisanje sa genima nije vršeno. Naučnici su krenuli drugim putem i počeli jednostavno unositi potrebne čestice u biljku. Biljka se natapa u rastvor, stvara se visok pritisak, a čestice kroz mikropore prodiru u biljku.

Naravno, odmah su se pojavila etička pitanja. Da li je štetno za biljke i remeti li njihovo normalno funkcioniranje? Naučnici su odmah uvjerili eko zagovornike da nije štetan.

Sastav uvedenih elemenata uključuje i poseban koenzim koji može ukloniti štetne tvari nastale oksidacijom.

Upotreba svijetlećih biljaka

Zašto su smislili takvo "čudo" - biljku i gdje može pomoći? U prirodi nema biljaka koje blistaju. Samo nekoliko živih organizama ima sposobnost da sija.

Kako su zamislili istraživači, takve biljke su uzgajane kako bi ih koristile za noćno osvjetljavanje ulica bez lampiona. Luminescentne čestice će tako kružiti u biljci tako da sijaju noću.

Ako eksperiment bude u potpunosti uspješan, tada će biti moguće uštedjeti na struji. Prema statistikama, skoro 20% sve proizvedene električne energije troši se na uličnu rasvjetu.

U ovoj fazi to je nemoguće, a iako uzgojene biljke svijetle, ne mogu u potpunosti zamijeniti rasvjetne uređaje. Pod njima je nemoguće čitati bez naprezanja očiju. Dok je njihova svjetlost dovoljna da osvijetli stazu za pješake ili čak kolovoz.

Prvi uzorci su sijali samo 45 minuta, a zatim je bilo moguće postići 4-satni sjaj. Naučnici žele postići rezultat kada će biljke svijetliti cijeli život. Osim toga, želio bih pojednostaviti isporuku reagensa i napraviti nešto poput spreja.

Naučnici postupno povećavaju snagu svjetleće trave, a možda će u bliskoj budućnosti svjetleća trava moći postati punopravni izvor svjetlosti.

Kao predmet "isticanja", naučnici su odabrali omiljeni model biljke genetičara - neopisivu Tal rezukhovidku Arabidopsis thaliana... Ako sve bude u redu s njim, onda u sljedećoj fazi biolozi obećavaju da će ruža zasjati.

Zanimljivo je da "biohakerima", kako ih je štampa nazvala, ne trebaju nikakve dozvole za rad. Autori projekta kažu da prema američkom zakonu, svjetleće biljke ne podliježu regulaciji: nisu namijenjene za ishranu ljudi ili životinja, a saveznu poljoprivrednu agenciju APHIS (Animal and Bill Health Inspection Service) zanima samo način uvođenje transgena. Ako se geni luciferaznog sistema unesu u biljku metodom koja ne koristi patogene (prvobitno je trebalo da se koriste oportunistički patogeni Agrobacterium), APHIS neće moći da ometa rad Evansa i njegovih kolega.

Pojavila se, pored specijalizovane eko-aktivističke štampe, u The Guardianu. Najaktivnija od svih bila je kanadska organizacija ETC Group – pokušala je organizirati javnu kampanju osmišljenu da izvrši pritisak na Kickstarter kako ne bi dala sredstva "biohakerima".

Teško je reći hoće li Evans i njegovi saradnici uspjeti da savladaju otpor i na vrijeme isporuče sjeme entuzijastima koji su podržali projekat. Za sada se čini da imaju mnogo veće šanse za to od AquaBountyja sa svojim dugotrajnim lososom. Uostalom, “biohakeri”, za razliku od AquaBountyja, Monsanta i drugih biotehnoloških kompanija, morat će se boriti ne s američkom birokratijom u vidu FDA, već s javnim mnijenjem i eko-aktivistima, koji, na sreću ili nesreću, to još nisu tako moćan.

Svi obožavaoci filma "Avatar" sigurno su obratili pažnju na nevjerovatne sjajne biljke Pandorine džungle. Ali sada to više nije fantazija, nedavno su naučnici izmislili biljke koje mogu blistati noću.

Prvi prototipovi

Prve takve uzorke tim Stephena Howella dobio je još 1986. godine. Genetski modificirajući obične šargarepe i duhan, počele su sadržavati jednu luciferazu (područje biljaka koje je odgovorno za luminescenciju), ali je biljkama nedostajao luciferin (pigment koji svijetli). Cijela poteškoća je bila u činjenici da je za dobivanje luciferaze bilo potrebno dodati jedan gen u DNK, ali da bi se dobio luciferin, bio je potreban čitav skup njih. Zbog toga su biljke koje su stvorene na ovaj način zahtijevale tretman lucefirinom ili dodavanje u tlo. To se može vidjeti i na fotografijama takvih biljaka, na kojima korijenje i stabljike duvana sijaju mnogo jače, po kojima putuje užareni enzim.

Prva biljka koja je mogla sama da blista nastala je tek 2010. godine. Naučnici iz Izraela i Sjedinjenih Država smislili su način da natjeraju biljke da same proizvode lucfirin. Da bi to učinili, dodali su gen iz bakterije Photobacterium leiognathi. Osim toga, gen iz bakterije je ubačen u gen hloroplasta, tako da nije mogao biti doniran polenom.

Ali takve biljke su lagano blistale, da bi se vidio efekat bilo je potrebno fotografirati s dugom ekspozicijom. Ova situacija je bila povezana s neopstankom gena u stranom organizmu. Ipak, tvorac tehnike za proizvodnju svjetlećih biljaka registrovao je patent za njih. Zaista, da bi se nastavio rad i proveo niz eksperimenata, to je bilo sasvim dovoljno.

Korak naprijed

Naučnike ne treba čak ni hraniti ako im se pruži prilika da zakače luciferazu na bilo koji gen kako bi vidjeli kako će početi raditi i blistati u skladu s tim. Ovaj pristup ne djeluje kao boja, proizvodi čisto prirodno svjetlo. U početku nije bilo planirano primijeniti metodu svijetlećih biljaka za nešto šik, samo je grupa studenata Cambridgea došla na takvu ideju. U 2010. godini devet drznika krenulo je u stvaranje ukrasnih biljaka koje će istinski blistati.

Mladi su uveli enzim za vraćanje luciferina u enzim za sintezu luciferina (prevazilazeći poteškoće svih prethodnih razvoja), uzimajući za osnovu gene krijesnice Luciola cruciata. Napravili smo i brojna poboljšanja. Kao rezultat, stvorena je boca s bakterijama, koja je davala dovoljno svjetla čak i za čitanje.

Sjaji!

Masovnu pojavu zelenih krijesnica omogućio je susret Omrija Amirava-Drorija, preduzetnika Entonija Evansa i genetičara Kajla Tejlora. Plan koji su pokrenuli u San Franciscu bio je demonstracija moći genetskog inženjeringa.

Za svoje testove stručnjaci su odabrali svoju omiljenu biljku, tal rezukovidku (Arabidopsis thaliana). Bio je to divlji kupus koji je skoro u potpunosti istražio genetski potencijal. Ova biljka je čak lansirana u svemir na jednoj sovjetskoj stanici, a NASA planira njome ozeleniti mjesec. Sledeći korak naučnika biće stvaranje svetleće ruže.

Budući da nije bilo potrebe očekivati ​​podršku od države, grupa stručnjaka kreirala je kickstarter projekat na stranici za koji je bilo potrebno oko 60.000 dolara, ali zahvaljujući popularnosti ideje, momci su uspjeli prikupiti više od 400.000 dolara. Svima koji su finansijski pomogli u razvoju projekta, naučnici su obećali da će poslati sjeme biljaka koje će izrasti i početi svijetliti.

Sumnje u "zelenu"

Šta je sa zaštitnicima prirode? U početku su dobro reagirali na takav rad. Na kraju krajeva, ako posadite mnogo svjetlećih stabala duž ulice, možete uštedjeti mnogo struje i smanjiti zagađenje okoliša. Štoviše, takve biljke mogu biti nevjerojatno lijepi dodaci za bilo koji dizajn interijera ili krajolika. Ali kada je u pitanju trening, zeleni su oglasili alarm.

Prema nekim stručnjacima, masovno širenje svijetlećih biljaka može dovesti do nekontrolisanog oslobađanja GMO elemenata u okolni svijet. Svi koji su pomogli u projektu mogli su uzgajati krijesnice i o kontroli nad tim nije bilo potrebe ni govoriti. Štaviše, američka vlada nije mogla vršiti kontrolu nad takvim biljkama, jer se one nisu koristile za hranu.

Naš cilj je vlastiti FabLab u Sankt Peterburgu!
Pratite vijesti!

Sjajne biljke

Sjaj biljaka u mraku prilično je neobičan fenomen i mnogima nije poznat. Ali ako se na kraju ljeta, nakon tople kiše, nađete noću u rijetkoj mješovitoj šumi ili na proplanku sa starim panjevima bora, smrče, breze, jasike ili johe, gdje su se mnogo puta sakupljale pečurke, možete se prvo diviti ovoj fantastičnoj slici. Pogledajte pažljivije - i u tajanstvenoj tišini među tamnim siluetama drveća koji šapuće u mraku ljetne noći, vidjet ćete čarobna "svjetla" koja sijaju fosfornom svjetlošću. Pokušajte pogoditi trulu piju laganom sjekirom ili odsjeći tanak sloj kore: kako će iskre letjeti na strane "vatre" - istrunite. Kod kuće, takva trula ne svijetli dugo.

Na otkrivenom drvetu takve truleži lako je uočiti crne žile ili razgranate tamnosmeđe "žice" (rizomorfe) koje završavaju tankim bjelkastim nitima - micelijem. Ovo je micelij nadaleko poznatih gljiva koje su se naselile na drvetu - jesenje ili ljetne gljive. U ovim gljivama ne sija klobuk i ne noga, već micelij, koji poput tanke paučine plete uništeno drvo. I čini se da cijeli panj ili trulo drvo svijetli!

Spore agarika meda u tlu se ne boje nagle promjene temperature. Osim plodnih tijela, u miceliju se pojavljuju rastući rizomorfi, koji inficiraju korijenje drveća i prolaze kroz njih do stabala, uzdižući se do visine od 2,5-3 m (Sl. 12). Pojava micelija na živom drvetu (najčešće kroz oštećenu koru) dovodi do uništenja drveta i njegove smrti.

Rice. 12. Medonosna gljiva na stablu drveta zahvaćena njenim rizomorfima

Kao što vidite, ove jestive gljive ne samo da donose zadovoljstvo u vidu svježe pripremljene ili pripremljene hrane za buduću upotrebu, već i štete šumarstvu.

Postoje podaci da u nekim slučajevima luminescenciju ima još jedna gljiva rasprostranjena u Ne-Crnozemlju - prava mlaćenica, posebno kada je njeno voćno tijelo već prezrelo i počinje propadati.

Vodena površina kaca i tacni saksija u staklenicima i staklenicima često je prekrivena takozvanim zlatnim algama (Chromophyton Rosanoffii), vidljivim samo pod mikroskopom, čije zoospore daju spektakularan zlatni sjaj pod usmjerenim osvjetljenjem. Zbog prisustva hromatofora u svakoj zoospori i njene sposobnosti da se orijentiše sa reflektujućom sfernom površinom u pravcu svetlosnog toka, najintenzivnija refleksija se javlja kada se vodeno ogledalo posmatra pod najmanjim oštrim uglom u odnosu na njega. Ako gledate vodu odozgo okomito, cvat algi izgleda bezbojno i uopće ne daje sjaj. Ali ovaj efekat više nije zbog sopstvenog sjaja, već samo zbog hvatanja svetlosti i njenog usmerenog odraza.