Жива біолюмінесценція | Журнал Популярна Механіка

  1. шлях генів
  2. шлях наночастинок
  3. шлях синтезу
  4. Максим Дубина, науковий співробітник лабораторії біомолекулярної ЯМР-спектроскопії ИБХ РАН

До рослинних настільним лампам, до дерев-ліхтарям і лісам, повним живий біолюмінесценції, веде кілька шляхів. І ми вже почали рух по ним: світло видно не так далеко за горизонтом.

Перш за все це красиво. Є тут щось, що зачіпає найглибші струни душі - недарма світяться дерева «Аватара» залишають таке сильне і довгий враження. Нарешті, це зручно: рослини самостійно виробляють енергію, прекрасно адаптовані до вуличних умов і самі відновлюються при пошкодженнях. Недарма стартап Glowing Plant, який кілька років тому шукав 65 тис. Доларів на створення біолюмінесцентних рослин, стрімко набрав майже півмільйона. «Таке поєднання простоти, фантастичності і можливості бути реалізованим зустрічається рідко, - пояснив успіх засновник Glowing Plant Ентоні Еванс. - 99% людей вважають, що такого не буває. Насправді це вже певною мірою факт ».

Дійсно, в природі існує безліч різних біолюмінесцентних систем, які незалежно розвинулися у бактерій і грибів, кишковопорожнинних і членистоногих. Потрібно змусити працювати таку систему (зазвичай вона включає фермент люциферази і необхідні для її роботи молекули люциферина) в рослині і при цьому не шкодити йому. Завдання потроху вирішується: ген люціферази світлячків був внесений в рослини тютюну ще в 1980-х. А в 2010 році біологам з Кембриджа вдалося використати весь «світлоносний комплекс» світлячка, отримавши стабільно світяться ГМ-бактерії. Повторити роботу для рослин - для непоказною на вигляд, але прекрасно вивченої генетиками резуховидки Таля - і збирався Ентоні Еванс.

Повторити роботу для рослин - для непоказною на вигляд, але прекрасно вивченої генетиками резуховидки Таля - і збирався Ентоні Еванс

шлях генів

Упевненості стартапу надавала і інша робота 2010 року. У ній Олександр Кричевський описав отримання ГМ-рослин тютюну, хлоропласти яких містять шість генів «світиться» lux-оперона фотобактерій. Кричевський заснував власну компанію, яка торгує пагонами БІОЛЮМІНЕСЦЕНТНІ лінії з назвою, що відсилає до дерев з того ж «Аватара» - Starlight Avatar Celestine. Це єдине, що світиться рослина, яку можна купити сьогодні, хоча воно не відрізняється ні яскравістю, ні навіть жизнестойкостью. Обіцяється, що рослини проживуть 2-3 місяці і «будуть помітно світитися в темряві протягом усього цього терміну». Ентоні Еванс вирішив, що у нього вийде вирішити ці проблеми.

Фахівцям його обіцянки здалися надто самовпевненими, однак публіці ідея сподобалася. Почавши кампанію зі збору коштів на платформі Kickstarter, Еванс пообіцяв усім вклали насіння світиться резуховидки, як тільки ті будуть отримані. Вдалий хід дозволив залучити більше 480 тис. Доларів: грошей виявилося досить, і стартап пропрацював кілька років, перш ніж Еванс визнав, що технічні проблеми його команда вирішити не в змозі. Перенесення цілої групи генів в потрібні ділянки хромосом в ядрі такого складного організму залишається поки нездійсненним завданням.

Перенесення цілої групи генів в потрібні ділянки хромосом в ядрі такого складного організму залишається поки нездійсненним завданням

шлях наночастинок

Інший підхід вдалося намацати в тому ж 2010 році - коли-небудь ця дата буде особливо відзначена в історії створення світяться рослин. Тоді Су Яньсюнь і його колеги з дослідницького центру RCAS на Тайвані шукали підходи до вдосконалення світлодіодів і вивчали поведінку золотих наночастинок у формі сфер з довгими голками - щось на зразок морських їжаків діаметром від 11 до 80 нм. Виникає на їх складної поверхні плазмонний резонанс дозволяє на порядки посилити флуоресцентний сигнал, в тому числі і слабке природне світіння хлорофілу, викликане взаємодією з фотонами певної довжини хвилі.

Доставити наночастинки в рослину простіше, ніж гени: тайванські фізики просто помістили водорість в розчин на кілька днів. Опинившись в клітці, золоті «їжаки» вловлювали ультрафіолетові фотони і перєїзлучать їх, змушуючи хлорофіл випускати слабке червоне свічення. Ідею підхопили по інший бік океану, в лабораторії Майкла Страно, знайшовши новий і, можливо, самий багатообіцяючий шлях до отримання біолюмінесцентних рослин.

Ідею підхопили по інший бік океану, в лабораторії Майкла Страно, знайшовши новий і, можливо, самий багатообіцяючий шлях до отримання біолюмінесцентних рослин

шлях синтезу

Професор Массачусетського технологічного інституту Майкл Страно впевнений в успіху не менш попередників. «Наша мета - разова обробка саджанця або дорослої рослини, яка буде мати ефект протягом всього його життя», - сказав він, коментуючи розійшлися по інтернету знімки світних листя жерухи, родича крес-салату. Адже якщо шлях генів вимагає нових ГМ-рослин, то наночастинки здатні проникнути в уже ростуть по бульварах дерева. І якщо у нас не виходить перенести самі гени, то можна озброїтися вже готовим БІОЛЮМІНЕСЦЕНТНІ комплексом молекул.

Демонструючи новий підхід, Страно і його колеги вимочували рослини в розчині наночастинок, що містять люціферази і необхідні їй речовини - люциферин і кофермент А. У міру вивільнення реагентів в листі йшло окислення: варіюючи структуру наночастинок, вчені контролювали темп цього процесу і добилися четвертої години безперервного випромінювання . Звичайно, про дерева-ліхтарях мови поки не йде: 10-сантиметрова рослина виробляє менше 0,5 мкВт - на порядки менше, ніж потрібно для читання. Однак вчені сповнені впевненості, що новий шлях приведе їх до рослин, яскраво світиться всіма барвами.

Справді, в природі існує багато біолюмінесцентних систем, а не так давно біохіміки ИБХ РАН синтезували і пару штучних аналогів, реакції яких супроводжуються випусканням випромінювання різних кольорів. І якщо завдання перенесення біолюмінесцентного комплексу буде вирішена, то ми зможемо отримувати живі світильники практично будь-якого потрібного відтінку. Сяючий вогнями нічний ліс затьмарить картини «Аватара», хоча і настільна лампа з світяться листя обов'язково зачепить найглибші струни душі.

Максим Дубина, науковий співробітник лабораторії біомолекулярної ЯМР-спектроскопії ИБХ РАН

Максим Дубина, науковий співробітник лабораторії біомолекулярної ЯМР-спектроскопії ИБХ РАН

«Створення автономно біолюмінесцентного рослини або тварини - завдання набагато складніша, ніж розробка ГМ-організмів, з приводу яких зараз йде захоплена дискусія. В нашій команді під керівництвом Іллі Ямпільського ця тема була повернута кілька років тому практично із забуття. Зате тепер у нас майже готові нові яскраві результати, про які не варто говорити докладніше до виходу наукових публікацій. Можу сказати тільки одне: вони вже світяться ».

Стаття «Живі вогні» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №3, Лютий 2018 ).

13.09.2011
Редизайн сайта
В 2011 году был проведен редизайн сайта нашей компании и его запуск в сеть Интернет. Услуги редизайна сайта и его продвижения оказала нам дизайн-студия Web Skill.
все новости
ОДО "Машиностроительный завод "БУРАН"© 2007-2011 | Все права защищены