Aunque las plantas brillantes pueden parecer obra de ciencia ficción, los investigadores han logrado crear plantas que producen su propia luminiscencia visible y dicen que las posibilidades de usar estas plantas son infinitas.
esta semana en Biotecnología de la naturaleza, los científicos han revelado que la bioluminiscencia que se encuentra en algunos hongos es metabólicamente similar a los procesos naturales comunes entre las plantas. Mediante la introducción de ADN obtenido del hongo, los científicos han podido crear plantas que brillan mucho más de lo que antes era posible.
Los científicos pueden utilizar esta luz biológica para observar el funcionamiento interno de las plantas. A diferencia de otras formas de bioluminiscencia de uso común, como las luciérnagas, no se requieren reactivos químicos únicos para respaldar la bioluminiscencia fúngica; en otras palabras, las plantas que contienen el ADN del hongo brillan continuamente a lo largo de su ciclo de vida, desde la plántula hasta la madurez.
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El descubrimiento es similar a un proyecto lanzado por científicos del MIT en 2017 que utilizó infusiones de nanopartículas para convertir la energía almacenada en las plantas en luz, aunque el brillo solo duró unas cuatro horas a la vez. Posteriormente, los investigadores utilizaron sus plantas brillantes para una exposición de arte que exploraba las posibilidades de integrar plantas en la arquitectura verde moderna.
«Actualmente, la iluminación consume una gran parte de nuestra demanda de energía, acercándose a casi el 20 por ciento de nuestro uso de energía global, generando dos gigatoneladas de dióxido de carbono por año», dice Michael Strano, profesor de Ingeniería Química Carbon P. Dubbs en el MIT. «Piensa en las plantas reemplazando más que la lámpara de tu escritorio. Hay una huella energética enorme que podría ser reemplazada por la instalación emisora de luz”.
Las plantas descritas en el hallazgo de esta semana también se pueden usar con fines prácticos y estéticos, especialmente para crear flores brillantes y otras plantas ornamentales, y aunque reemplazar las luces de la calle con árboles brillantes puede ser fantástico, las plantas producen un aura verde agradable que emana de su vida. energía.
Según los autores, las plantas pueden producir más de mil millones de fotones por minuto.
el informe en Biotecnología de la naturaleza fue escrito por 27 científicos, dirigidos por la Dra. Karen Sarkisyan e Ilia Yampolsky. La investigación se llevó a cabo principalmente a través de una colaboración entre Planta, una startup de biotecnología en Moscú, el Instituto de Química Bioorgánica de la Academia Rusa de Ciencias, el Instituto MRC de Ciencias Médicas en Londres y el Instituto Austriaco de Ciencia y Tecnología.
Light Bio es una nueva empresa que planea comercializar esta nueva tecnología en plantas de interior ornamentales en asociación con Planta. El director ejecutivo de Light Bio, el Dr. Keith Wood, dijo: “Hace treinta años, ayudamos a crear la primera planta luminiscente utilizando un gen de luciérnaga. Estas nuevas plantas pueden producir un brillo mucho más brillante y consistente que está completamente incorporado en su código genético».
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Sin embargo, diseñar nuevas características biológicas es más complejo que simplemente mover partes genéticas de un organismo a otro. Al igual que los engranajes de un reloj, las piezas recién añadidas deben integrarse metabólicamente en el anfitrión. Para la mayoría de los organismos, no se conocen todas las partes requeridas para la bioluminiscencia. Hasta hace poco, solo estaba disponible una lista completa de piezas para la bioluminiscencia bacteriana, pero los intentos anteriores de crear plantas brillantes a partir de estas piezas no han ido bien, en gran parte porque las piezas bacterianas normalmente no funcionan correctamente en organismos más complejos.
Hace poco más de un año, los científicos descubrieron las partes que sustentan la bioluminiscencia en los hongos. Por primera vez, la luz viva de un organismo multicelular avanzado se ha definido completamente.
En este informe, los autores revelan que la bioluminiscencia fúngica funciona particularmente bien en las plantas. Esto les permitió hacer plantas brillantes que son al menos diez veces más brillantes. Usando cámaras y teléfonos inteligentes comunes, se registró la iluminación verde proveniente de hojas, tallos, raíces y flores. Además, se logró una producción ligera y sostenida sin afectar la salud de las plantas.
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Aunque los hongos no están estrechamente relacionados con las plantas, su emisión de luz se concentra en una molécula orgánica que las plantas también necesitan para la formación de las paredes celulares. Esta molécula, llamada ácido cafeico, produce luz a través de un ciclo metabólico en el que participan cuatro enzimas. Dos enzimas convierten el ácido cafeico en un precursor luminiscente, que luego es oxidado por una tercera enzima para producir un fotón. La última enzima convierte la molécula oxidada nuevamente en ácido cafeico para comenzar el ciclo nuevamente.
En las plantas, el ácido cafeico es un componente básico de la lignina, que ayuda a proporcionar la resistencia mecánica de las paredes celulares. Así, forma parte de la biomasa lignocelulósica de las plantas, que es el recurso renovable más abundante en la Tierra.
Como componente clave del metabolismo de las plantas, el ácido cafeico también es una parte integral de muchos otros compuestos esenciales involucrados en los colores, las fragancias, los antioxidantes, etc. A pesar de sus nombres similares, el ácido cafeico no está relacionado con la cafeína.
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Al conectar la producción de luz a esta molécula fundamental, el brillo emitido por las plantas proporciona un indicador metabólico interno. Puede revelar el estado fisiológico de las plantas y sus respuestas al medio ambiente. Por ejemplo, el brillo aumenta dramáticamente cuando se coloca cerca una cáscara de plátano maduro (que emite etileno). Las partes más jóvenes de las plantas tienden a brillar más, y las flores son especialmente brillantes. Los patrones parpadeantes u ondas de luz a menudo son visibles, lo que revela comportamientos activos dentro de las plantas que normalmente estarían ocultos.
En esta investigación publicada, los autores se basaron en las plantas de tabaco debido a su genética simple y rápido crecimiento, pero los beneficios de la bioluminiscencia fúngica generalmente se aplican a las plantas. La investigación en Planta y por Arjun Khakhar y sus colegas ha demostrado la viabilidad de otras plantas brillantes, como la bígaro, la petunia y la rosa.
También se pueden esperar plantas más brillantes con un desarrollo posterior. Pueden ser posibles nuevas funciones, como cambiar el brillo o el color en respuesta a las personas y el entorno. A través de este aura viva, incluso podemos obtener una nueva conciencia de nuestras plantas que emulan el encanto inspirador de avatares.
Reimpreso de MRC Instituto de Ciencias Médicas de Londres
(RELOJ hermoso video de compilación de crecimiento de plantas a continuación)
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