Планета Земля буяє біолюмінесцентними рослинами: від мерехтливих синіх морських чортів до зелених грибів, що світяться. Тепер вчені створили барвисті сукуленти, що світяться у темряві. Ці сукуленти світяться приблизно так само яскраво, як звичайний нічник, і можуть заряджатися від сонячного світла. Як команда з Південнокитайського сільськогосподарського університету досягла цього, докладно описано у дослідженні, опублікованому в журналі Matter.
«Уявіть собі світ «Аватара», де рослини, що світяться, освітлюють цілу екосистему», — сказала співавтор дослідження Шутінг Лю. «Ми хотіли втілити цю ідею у життя, використовуючи матеріали, з якими вже працюємо у лабораторії. Уявіть собі дерева, що світяться, які замінюють вуличні ліхтарі».
Створення рослин, що світяться, — не зовсім нова ідея. У 2024 році біотехнологічна компанія Light Bio's Firefly Petunia зробила великий прорив у генній інженерії люмінесцентних рослин. Однак свічення петунії найчастіше більш приглушене і доступне тільки в одному кольорі - зеленому. Методи генної інженерії, що використовувалися для створення біолюмінесцентної петунії, також є дорогими та трудомісткими.
У цьому новому дослідженні команда створила сукуленти, що світяться, не змінюючи гени рослин. Вони використовували сполуки, які називаються фосфорними частинками післясвітіння. Ці частинки схожі на ті, що виробники використовують для створення іграшок, що світяться в темряві. Фосфорні частинки післясвітіння поглинають світло, а потім його повільно випромінюють.
Щоб частинки могли проходити через тканини листя рослини, команді потрібно було забезпечити їхній відповідний розмір. Вони зменшили розмір частинок до 7 мікрометрів, що приблизно відповідає ширині еритроцита.
"Менші, нанорозмірні частинки легко переміщаються всередині рослини, але вони тьмяніші", - говорить Лю. Більші частинки світилися яскравіше, але не могли проникати далеко всередину рослини.
Потім вони ввели ці найдрібніші частинки в кілька видів рослин, включаючи рожеві сукуленти з роду Echeveria і не сукуленти, такі як золотистий потос і бок-чій. Лише сукуленти давали яскраве свічення. Їх вузькі, однорідні та рівномірно розподілені прожилки листя сприяли більш ефективному розповсюдженню частинок. Після дії сонячного світла або кімнатного світлодіодного освітлення модифіковані сукуленти продовжували світитись до двох годин.
"Це було дійсно несподівано", - говорить Лю, відзначаючи, що раніше вона вважала, що рослини з більш повітряною структурою тканин покажуть найкращі результати в експерименті. «Частини розсіювалися всього за кілька секунд, і весь лист сукулента світився».
Щоб створити рослини, що світяться зеленим, жовтим, червоним та синім кольорами, вони використовували різні типи люмінофорів. Коли команда вибудувала 56 сукулентів на рослинній стіні, що світиться, їх світло було досить яскравим, щоб висвітлювати довколишні об'єкти.
"Підготовка кожної рослини займає близько 10 хвилин і коштує трохи більш як 10 юанів (близько 1,40 долара США), не рахуючи роботи", - говорить Лю.
Згодом світло сукулента тьмяніє, і команда все ще вивчає безпеку частинок на рослинах у довгостроковій перспективі. Проте вони вважають, що ця концепція може стати екологічною альтернативою низькоінтенсивному зовнішньому освітленню або задля декорування приміщень. Вони також вивчають, як цей метод може висвітлювати й інші рослини, крім сукулентів.
"Мене просто вражає, як повністю створений людиною мікроматеріал може так гармонійно поєднуватися з природною структурою рослини", - сказала Лю. «Те, як вони інтегруються майже чарівно. Це створює особливу функціональність».
