Forskere dyrker selvlysende blomster ved at indsætte DNA fra bioluminescerende svampe

  • Forsker har været i stand til at tage DNA fra visse svampe og tilføje det til planter
  • De startede med tobaksplanter, da de har en relativt simpel struktur
  • Processen gør det muligt for de nye planter at have et ‘konstant og fornyeligt lys’

Planter, der ‘lyser’, eri mørket” er blevet udviklet af forskere ved hjælp af DNA fra svampe – og de håber at kunne sælge glødende roser i fremtiden.

Et globalt forskerhold, der er finansieret af den bioteknologiske startup Planta, har fundet ud af, at bioluminescens i nogle svampe ligner naturlige processer i planter.

ADVERTISERING

Det gjorde det muligt for dem at tage svampens DNA og skabe nye planter, der lyser meget lysere, end det tidligere har været muligt med andre teknikker.

Selvfølgelig har de indtil videre kun skabt en version af tobaksplanten, men de håber at kunne producere roser, perikon og andre haveblomster i fremtiden.

Planter, der “lyser i mørket”, er blevet udviklet af forskere ved hjælp af DNA fra svampe – og de håber at kunne sælge lysende roser i fremtiden

Studiet er et samarbejde mellem 27 forskere fra Planta, det russiske videnskabsakademi, MRC London og Institut for Videnskab og Teknologi i Østrig.

De ledende forfattere, Dr. Kaen Sarkisyan og Dr. Illa Yampolsky, sagde, at det ikke kun er for æstetikens skyld – biologisk lys kan bruges til at observere en plantes indre funktioner.

Planter, der indeholder svampens DNA, lyser kontinuerligt i hele deres livscyklus, fra kimplante til modenhed – de behøver ikke at anskaffe sig nye kemikalier.

Det er i modsætning til andre almindeligt anvendte former for bioluminiscens, såsom DNA, der tages fra ildfluer og tilsættes planter – først opnået for 30 år siden.

Planterne omdanner et molekyle til lys ved hjælp af fire enzymer

Selv om svampe ikke er nært beslægtede med planter, deler de begge et molekyle, som forskerne har brugt.

Lyset fra svampe er centreret om et organisk molekyle, som også er nødvendigt i planter til at lave cellevægge.

I svampe producerer dette molekyle, kaldet koffeinsyre, lys gennem en metabolisk cyklus.

I planter er koffeinsyre en byggesten i lignin, som er med til at give cellevæggene mekanisk styrke.

Cyklussen i svampe – og i disse nye planter – involverer fire enzymer.

To enzymer omdanner koffeinsyren til en luminescerende forløber – en slags ‘første trin’.

Dette oxideres derefter af et tredje enzym for at producere en foton.

Det sidste enzym omdanner det oxiderede molekyle tilbage til koffeinsyre for at starte cyklussen igen.

Trods deres lignende klingende navne er koffeinsyre ikke beslægtet med koffein.

Den nye opdagelse kan også bruges til praktiske og æstetiske formål, især til at skabe glødende blomster og andre prydplanter.

Selv om det kan være fantasifuldt at erstatte gadebelysning med lysende træer, producerer planterne en behagelig grøn aura, der udgår fra deres levende energi.

Selvfølgelig kan planterne ifølge forfatterne producere over en milliard fotoner i minuttet.

Dr. Keith Wood, administrerende direktør for Light Bio, var med på det hold, der skabte den første selvlysende plante ved hjælp af et gen fra ildfluer.

ADVERTISERING

“Disse nye planter kan producere et meget lysere og mere stabilt lys, som er fuldt ud indeholdt i deres genetiske kode.

Design af nye biologiske egenskaber er mere komplekst end blot at flytte genetiske dele fra en organisme til en anden, siger forfatterne.

De nye dele, der tilføjes til planten, skal ‘metabolisk integreres’ i værten.

For de fleste organismer er de dele, der er nødvendige for bioluminescens, ikke alle kendt. og indtil for nylig var en komplet liste over dele kun tilgængelig for bakteriel bioluminescens.

Den tidligere forsøg på at skabe lysende planter ud fra disse dele er ikke gået godt, hovedsagelig fordi bakterielle dele typisk ikke fungerer korrekt i mere komplekse organismer.

For omkring et år siden fandt forskere dele i visse typer svampe, der opretholder bioluminiscens.

Det er første gang, at det levende lys i en avanceret flercellet organisme var blevet fuldt defineret af forskere, og det banede vejen for denne nye udvikling inden for planter.

Dette gjorde det muligt for dem at lave lysende planter, der er mindst ti gange lysere end tidligere forsøg med ildflue-DNA.

Med almindelige kameraer og smartphones blev den grønne belysning, der kom fra blade, stængler, rødder og blomster, registreret.

De opnåede dette uden at skade sundheden hos den plante, der bærer det nye DNA.

Klik her for at ændre størrelsen på dette modul

Og selv om svampe ikke er nært beslægtede med planter, er deres lysemission centreret om et organisk molekyle, som også er nødvendigt i planter til at lave cellevægge.

Dette molekyle, der kaldes koffeinsyre, producerer lys gennem en metabolisk cyklus, der involverer fire enzymer.

To enzymer omdanner koffeinsyren til en luminescerende prækursor, som derefter oxideres af et tredje enzym for at producere en foton.

Det sidste enzym omdanner det oxiderede molekyle tilbage til koffeinsyre for at starte cyklussen igen.

I planter er koffeinsyre en byggesten i lignin, som er med til at give cellevæggene mekanisk styrke, og det er en del af en plantes biomasse og en af de mest rigelige vedvarende ressourcer på jorden.

Som en nøglekomponent i planternes stofskifte er koffeinsyre også en integreret del af mange andre essentielle forbindelser, der indgår i farver, duftstoffer, antioxidanter mv.

Trods deres enslydende navne er koffeinsyre ikke beslægtet med koffein.

Gennem at forbinde lysproduktion med dette vitale molekyle kunne holdet skabe en plante, der kan afsløre indsigt i sin egen sammensætning for forskere.

Den kan afsløre planternes fysiologiske status og deres reaktioner på miljøet.

Planter, der indeholder svampens DNA, lyser kontinuerligt i hele deres livscyklus, fra kimplante til modenhed – de behøver ikke at anskaffe sig nye kemikalier

“For eksempel øges lysningen dramatisk, når en moden bananskal placeres i nærheden (som udsender ethylen),” skrev forfatterne.

ADVERTISERING

De yngre dele af planterne har en tendens til at lyse kraftigst, og blomsterne er særligt lysende.

Flimrende mønstre eller bølger af lys er ofte synlige og afslører aktiv adfærd i planterne, som normalt ville være skjult.

I denne offentliggjorte forskning har forfatterne benyttet sig af tobaksplanter på grund af deres enkle genetik og hurtige vækst.

Forskning på Planta og af Arjun Khakhar og kolleger har vist, at det er muligt at anvende andre lysende planter, herunder periwinkle, petunia og rose.

Der kan forventes endnu lysere planter med yderligere udvikling.

Nye funktioner kan være mulige, f.eks. at ændre lysstyrke eller farve som reaktion på mennesker og omgivelser.

“Gennem denne levende aura kan vi måske endda få en ny bevidsthed om vores planter, der efterligner den inspirerende tiltrækningskraft fra Avatar,” skrev forfatterne.

Forskningen er blevet offentliggjort i tidsskriftet Nature Biotechnology.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.