Os cientistas estão cultivando flores que brilham no escuro, inserindo DNA de cogumelos bioluminescentes

  • Os pesquisadores foram capazes de pegar DNA de certos cogumelos e adicioná-lo às plantas
  • Começam com a planta do tabaco, pois têm uma estrutura relativamente simples
  • O processo permite que as novas plantas tenham um ‘brilho constante e renovável’

Plantas que ‘brilham…in-the-dark’ foram desenvolvidos por pesquisadores usando DNA retirado de cogumelos – e eles esperam ser capazes de vender rosas brilhantes no futuro.

Uma equipa global de investigadores, financiada pela biotech startup Planta, descobriu que a bioluminescência em alguns cogumelos é um processo natural semelhante nas plantas.

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Isto permitiu-lhes pegar no ADN do cogumelo e criar novas plantas que brilham muito mais do que foi possível com outras técnicas no passado.

Até agora eles apenas criaram uma versão da planta do tabaco mas esperam poder produzir rosas, periwinkles e outras flores de jardim no futuro.

Plantas que ‘brilham no escuro’ foram desenvolvidas por pesquisadores usando DNA retirado de cogumelos – e eles esperam poder vender rosas brilhantes no futuro

O estudo é uma colaboração de 27 cientistas de Planta, da Academia Russa de Ciências, do MRC de Londres e do Instituto de Ciência e Tecnologia na Áustria.

Os autores de chumbo, Dr Kaen Sarkisyan e Dr Illa Yampolsky disseram que não é apenas para estética – a luz biológica pode ser usada para observar o funcionamento interior de uma planta.

Plantas contendo o DNA do cogumelo brilham continuamente durante todo o seu ciclo de vida, desde a muda até à maturidade – não precisam de adquirir novos produtos químicos.

Isso contrasta com outras formas de bioluminescência comummente utilizadas, como o DNA que é retirado dos pirilampos e adicionado às plantas – pela primeira vez, atingido há 30 anos.

As plantas transformam uma molécula em luz usando quatro enzimas

Embora os cogumelos não estejam intimamente relacionados com as plantas, ambos partilham uma molécula que os cientistas usaram.

A luz dos cogumelos centra-se numa molécula orgânica que também é necessária nas plantas para fazer paredes celulares.

Nos cogumelos esta molécula, chamada ácido cafeico, produz luz através de um ciclo metabólico.

Nas plantas, o ácido cafeico é um bloco de construção de lignina, que ajuda a fornecer resistência mecânica às paredes celulares

O ciclo nos cogumelos – e nestas novas plantas – envolve quatro enzimas.

Duas enzimas convertem o ácido cafeico em um precursor luminescente – uma espécie de ‘primeiro passo’.

Esta é então oxidada por uma terceira enzima para produzir um fóton.

A última enzima converte a molécula oxidada novamente em ácido cafeico para iniciar o ciclo novamente.

Apesar dos seus nomes sonoros semelhantes, o ácido cafeico não está relacionado com a cafeína.

A nova descoberta também pode ser usada para fins práticos e estéticos, principalmente para criar flores e outras plantas ornamentais brilhantes.

Enquanto a substituição das luzes da rua por árvores brilhantes pode revelar-se fantástica, as plantas produzem uma agradável aura verde que emana da sua energia viva.

De acordo com os autores, as plantas podem produzir mais de um bilião de fotões por minuto.

O Dr. Keith Wood, CEO da Light Bio, fez parte da equipe que criou a primeira planta luminescente usando um gene de pirilampos.

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‘Estas novas plantas podem produzir um brilho muito mais brilhante e estável, que está totalmente incorporado no seu código genético’.

Desenhar novas características biológicas é mais complexo do que simplesmente mover partes genéticas de um organismo para outro, dizem os autores.

As novas partes adicionadas à planta precisam de ‘integrar metabolicamente’ dentro do hospedeiro.

Para a maioria dos organismos, as partes necessárias para a bioluminescência não são todas conhecidas. e até recentemente, uma lista completa de partes estava disponível apenas para a bioluminescência bacteriana.

Tentativas anteriores de criar plantas brilhantes a partir destas partes não correram bem, em grande parte porque as partes bacterianas normalmente não funcionam correctamente em organismos mais complexos.

Sobre um ano atrás os investigadores encontraram partes dentro de certos tipos de cogumelos que sustentam a bioluminescência.

Esta é a primeira vez que a luz viva de um organismo multicelular avançado foi totalmente definida pelos cientistas e abriu o caminho para este novo desenvolvimento nas plantas.

Esta foi a primeira vez que a luz viva de um organismo multicelular avançado foi totalmente definida pelos cientistas e abriu caminho para este novo desenvolvimento em plantas.

Conseguiram isto sem prejudicar a saúde da planta portadora do novo ADN.

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Embora os cogumelos não estejam intimamente relacionados com as plantas, a sua emissão de luz centra-se numa molécula orgânica que também é necessária nas plantas para fazer paredes celulares.

Esta molécula, chamada ácido cafeico, produz luz através de um ciclo metabólico que envolve quatro enzimas.

Duas enzimas convertem o ácido cafeico em um precursor luminescente, que é então oxidado por uma terceira enzima para produzir um fóton.

A última enzima converte a molécula oxidada novamente em ácido cafeico para iniciar o ciclo novamente.

Em plantas, o ácido cafeico é um bloco de construção de lignina, que ajuda a fornecer resistência mecânica às paredes celulares e faz parte da biomassa de uma planta e um dos recursos renováveis mais abundantes na Terra.

Como um componente chave do metabolismo das plantas, o ácido cafeico é também integrante de muitos outros compostos essenciais envolvidos em cores, fragrâncias, antioxidantes, e assim por diante.

Apesar dos seus nomes semelhantes, o ácido cafeico não está relacionado com a cafeína.

Ao ligar a produção de luz a esta molécula vital, a equipa foi capaz de criar uma planta que pode revelar aos cientistas a sua própria maquilhagem.

Pode revelar o estado fisiológico das plantas e as suas respostas ao ambiente.

Plantas que contêm o ADN do cogumelo brilham continuamente ao longo do seu ciclo de vida, desde a muda até à maturidade – não precisam de adquirir novos químicos

‘Por exemplo, o brilho aumenta drasticamente quando uma pele de banana madura é colocada nas proximidades (que emite etileno)’, escreveram os autores.

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As partes jovens das plantas tendem a brilhar mais intensamente e as flores são particularmente luminosas.

Padrões cintilantes ou ondas de luz são frequentemente visíveis, revelando comportamentos activos dentro das plantas que normalmente estariam escondidos.

Nesta pesquisa publicada, os autores confiaram nas plantas do tabaco devido à sua genética simples e rápido crescimento.

Pesquisa na Planta, e por Arjun Khakhar e colegas, demonstraram viabilidade para outras plantas brilhantes, incluindo pervinca, petúnia, e rosa.

Even plantas mais brilhantes podem ser esperadas com mais desenvolvimento.

Novas características podem ser possíveis, tais como a mudança de brilho ou cor em resposta às pessoas e ao ambiente.

‘Através desta aura viva, podemos até ganhar uma nova consciência das nossas plantas que emulam o fascínio inspirador do Avatar’, escreveram os autores.

A pesquisa foi publicada na revista Nature Biotechnology.

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