A legújabb zöld innováció lehetővé teheti, hogy a hálószobában az éjjelilámpa helyett egy cserép zöldellő növény árasszon kellemes, megnyugtató fényt, ami mellett még olvasni is lehet, mindezt áramfogyasztás, vezetékek és karbonlábnyom nélkül.
Ami eddig csak a tenger mélyének kiváltsága volt, az a biotechnológia legújabb áttöréseinek köszönhetően mára valósággá vált. A biolumineszcens, azaz saját fényt kibocsátó növények jelentik napjaink egyik legkülönlegesebb és legígéretesebb zöld innovációját.
A biolumineszcencia a kemilumineszcencia egy típusa, ami egy olyan kémiai reakció, amelynek során fény keletkezik. Ez tulajdonképpen egy „hideg fény”, ami azt jelenti, hogy a fény kevesebb mint 20%-a termel hősugárzást, vagyis hőt.
A biolumineszcencia a természetben nem új jelenség: a szentjánosbogarak, egyes gombafajok és a mélytengeri élőlények (halak, baktériumok és medúzák) évezredek óta használják. Néhány biolumineszcens élőlény önállóan is termel luciferint. Egyfajta planktonok, a dinoflagelláták például kékeszöld színben biolumineszkálnak, amely segítségével éjszaka néha csillogást okozhatnak az óceán felszínén. A biolumineszcenciát az élőlények a zsákmányszerzésre, a ragadozók elleni védekezésre, a párkeresésre és más létfontosságú tevékenységek végrehajtására használják.
A legtöbb biolumineszcens reakcióban luciferin és luciferáz vesz részt. Néhány reakcióban azonban nincs enzim (luciferáz) jelen. Ezekben a reakciókban egy fotoprotein nevű vegyület vesz részt. A fotoproteinek luciferinekkel és oxigénnel egyesülnek, de egy másik anyagra, gyakran a kalcium elem egy ionjára van szükségük a fény előállításához.
A fotoproteineket csak a közelmúltban azonosították, és a biológusok és vegyészek még mindig tanulmányozzák szokatlan kémiai tulajdonságaikat. A fotoproteineket először Észak-Amerika nyugati partjainál talált biolumineszcens kristályzselékben vizsgálták. A kristályzselékben található fotoproteint zöld fluoreszcens fehérjének vagy GFP-nek nevezik.
A biolumineszcenciát nem szabad összekeverni a fluoreszcenciával. A fluoreszcencia ugyanis nem kémiai reakció, így a stimuláló fény elnyelődik és újra kisugárzódik. A fluoreszkáló fény csak a stimuláló fény jelenlétében látható.
A kutatók – köztük a szintetikus biológiával foglalkozó Light Bio nevű startup kutatói – rájöttek, hogyan lehet a biolumineszcencia képességet átültetni a növényekbe.
A Nature Biotechnology szaklapban publikált áttörés során a dél-amerikai Neonothopanus nambi nevű világító gomba DNS-ét ültették át olyan közkedvelt dísznövényekbe, mint a dohány vagy a petúnia.
A folyamat alapja a kávésav-ciklus (Caffeic Acid Cycle). A kávésav egy olyan szerves sav, amelyet a szárazföldi növények természetes módon, a sejtfal építéséhez (a lignin képzéséhez) amúgy is termelnek. A beültetett gombagének által kódolt négy kulcsfontosságú enzim ezt a kávésavat alakítja át fénnyé (luciferinné). Miután a fény kibocsátódott, egy újabb enzim a folyamat végtermékét visszalakítja kávésavvá, így a ciklus önfenntartóvá és folyamatossá válik, a növény károsodása nélkül.
Mivel a folyamat a növény saját anyagcseréjére épül, a világítás semmilyen külső tápanyagot, speciális UV-fényt vagy kémiai permetezést nem igényel. Amíg a növény él és egészséges, addig világít.
A világító növények sokkal többek egy látványos dizájnelemnél vagy lakásdekorációnál. Hosszú távon komoly környezetvédelmi és fenntarthatósági problémákra nyújthatnak megoldást, így az alábbiakra:
- Zéró áramfogyasztás: a növények a fotoszintézis során napfényből, vízből és szén-dioxidból nyerik az energiát. A belőlük nyert fény teljesen tiszta, megújuló energia.
- Fényszennyezés csökkentése: a hagyományos LED-es és nátriumlámpás közvilágítás brutális fényszennyezést okoz, ami felborítja az állatok és az emberek bioritmusát. A növények által kibocsátott lágy, holdfény-erősségű zöldes-fehér fény sokkal természetesebb, nem vakít, így kíméli az éjszakai ökoszisztémát.
- Szén-dioxid megkötés: miközben egy utcai lámpa energiát fogyaszt (és áttételesen CO₂-t termel), addig egy világító fa oxigént termel és szén-dioxidot köt meg a városi levegőből.
A technológia már kilépett a laboratóriumok falai közül. Az Amerikai Egyesült Államok Agrárügyi Minisztériuma (USDA APHIS) hivatalos vizsgálat után engedélyezte az első genetikailag módosított, folyamatosan világító petúniák kereskedelmi forgalomba hozatalát, mivel azok semmilyen kártevő vagy inváziós kockázatot nem jelentenek a környezetre.
A Light Bio Firefly Petunia néven futó növény nappal teljesen átlagos, fehér virágú petúniának tűnik, sötétben viszont a szentjánosbogarakhoz hasonló, misztikus fénnyel ragyog. A felfedezés akkora visszhangot váltott ki, hogy a TIME magazin beválasztotta a TIME Best Inventions listájára is.
A kutatók jelenleg azon dolgoznak, hogy növeljék a fényerőt (akár a tízszeresére is). A cél az, hogy a jövőben ne csak beltéri hangulatvilágításként, hanem valódi funkcionális fényforrásként – például kerti utak szegélyezésére, parkok kivilágítására, vagy akár autópályák melletti zöld sávokként – is használhatóak legyenek.
A biolumineszcens növények tökéletes példái annak, hogyan képes a modern tudomány a természet saját eszköztárát felhasználva fenntarthatóbbá tenni az emberi környezetet. Ha sikerül fás szárú növényekbe és nagyobb fákba is tartósan integrálni ezt a technológiát, a jövő városai nemcsak környezetbarátabbak, de varázslatosan szépek is lesznek.
Források:
https://education.nationalgeographic.org/resource/bioluminescence/
