A valóságban is létezhet az Avatar világító dzsungele?

A növények önmaguktól nem tudnak világítani, ellenben számos állat, gomba és baktérium igen. A biolumineszcencia látványos, kinek ne nyerte volna el a tetszését az Avatar c. filmben a világító erdő látványa? E különleges növények növények ötlete már korábban felmerült, de csak most sikerült a genetikai tervezés révén eljutni az észlelhető látványig, számolt be a Phys.org tudományos hírportál. A biolumineszcenciát a különféle biológiai folyamatok vizsgálatában használják régóta, azonban ahhoz, amelyet most előállítottak, nincs szükség olyan különleges kémiai összetevőkre, mint például a szentjánosbogarak „lámpásaiban”.

Egyes gombákban megtalálható biolumineszcencia kialakulásának anyagcsere-folyamata nagyon hasonlít olyan folyamatokhoz, amelyek a növényekben vannak jelen, így a felfedezés hozzásegítette a kutatókat ahhoz, hogy a gombákból származó géneket virágokba ültessék át, s azok ott működni is tudjanak. A gomba-génnel ellátott növény magonc korától egész életciklusán keresztül folyamatosan világít, ráadásul minden korábbinál erősebb fénnyel.

Gyakorlati és díszítési céllal egyaránt használható a Nature Biotechnology szakfolyóiratban részletezett fejlesztés, amely egy amerikai és egy orosz biotechnológiai cég közös munkája. A közvilágítást egyelőre nem lehet világító fákra cserélni ugyan, de egy kertben éjszaka kellemes zöldes fény övezné a növényeket.

A kutatók szerint egy-egy növény percenként egymilliárd fotont képes kibocsátani. Dr. Keith Wood, a Light Bio (az egyik alkotó cég) vezetője elmondta: „Harminc éve részt vettem abban a kutatásban, amely szentjánosbogárból származó gén segítségével az első világító növényt létrehozta. A most megalkotott növényeink erősebb, és állandó fényt bocsátanak ki, köszönhetően teljesen illeszkedő genetikai segítségnek.”

Egészen a legutóbbi időkig csak baktériumok biolumineszcenciájához szükséges összetevőkről állt rendelkezésre teljes körű információ, azonban ezekből nem tudtak világító növényeket létrehozni. Ez annak köszönhető, hogy a bakteriális gének általában nem működnek megfelelően az összetettebb élőlények szervezetében. Nagyjából egy éve fedezték fel a gombák biolumineszcenciáját létrehozó összetevőket, ez volt az első alkalom, hogy egy soksejtes, komplexebb élőlény folyamatos „világítását” sikerült leírni. A kísérletek alapján kimondottan jól működik a gombák biolumineszcenciája a növényekben, s a korábbi kísérletekhez képest tízszeres fényerőt produkáltak az így készült virágok.

A növényekben a kávésav (C₉H₈O₄) nevű vegyület a sejtfalak alkotóelemeként termelődő lignin egyik alapanyaga. A kávésav a növényélettan számos folyamatának fontos eleme, nemcsak a támasztószövet, de pl. az illatanyagok, színek, vagy épp az antioxidánsok létrehozásában is kulcsfontosságú. A fénykibocsátáshoz különféle enzimek munkája szükséges, az anyagcsereciklus során kettő, a fényléshez szükséges előmolekulát állít elő a kávésavból, majd azt egy harmadik enzim oxidálja, s végül a negyedik visszaalakítja az eredeti kávésavvá, s így kezdődhet elölről az egész ciklus.

Azzal, hogy a fénylést ehhez, a növényélettani szempontból alapvető molekulához kapcsolják, nemcsak érdekes esti virágokat, hanem biológiai vizsgálatokhoz, megfigyelésekhez kiváló alanyokat is lehet készíteni. Azt is megfigyelték például, hogy intenzívebbé válik a fénylés, ha érett banánhéjat helyeznek a növény mellé – az abból kibocsátott etilén jelenlétére reagál a növény. Szintén erősebb a fiatal hajtások fénye, és a legélénkebb a virágoké, de nem ritka, hogy lassan villódzó, hullámzó mintázatot mutat a fénylés a növényben. Ezek olyan élettani folyamatokat jeleznek, amelyek egyébként láthatatlanok maradnának előttünk, így kutatási célokra is kiválóan használható az ilyen növény.

A kísérletek során a genetikai szempontból könnyen kezelhető és gyors növekedésű dohánynövényekkel végezték el az átalakítást, de más növényeknél teljesen ugyanilyen módon beilleszthető a növény élettani ciklusába a világítás. Bemutatták már meténg, petúnia és rózsa eseteiben is a megvalósíthatóságot, és persze számos további lehetőséget is rejt magában a módszer. Reagálhat a növény környezeti változásra a világítása megváltozásával, de akár más színű világítást is elő lehet majd állítani így. Talán már sincs olyan távol az Avatar lumineszcens dzsungele?

Forrás: Égen – Földön – Föld alatt