Yorqin o'simliklar. MIT nurli o'simliklar yaratdi: kelajakning atrof-muhit yoritgichi. Yorqin jelni qo'llash

Jeyms Kemeronning "Avatar" filmining muxlislari uzoq vaqtdan beri o'z uylariga Pandora o'rmonining hech bo'lmaganda bir bo'lagini olib kirishni orzu qilishgan. Nihoyat, biz quvonishimiz mumkin: blokbaster chiqqanidan besh yil o'tgach, bioxakerlar nihoyat qorong'u tushganda tom ma'noda tungi yorug'likka aylanadigan tirik o'simlikni ixtiro qilishdi. Sehr yo'q - faqat ilm va buyuk istak!

Birinchi prototiplar

Birinchi "shartli yorug'lik" o'simliklari 1986 yilda Stiven Xouell guruhi tomonidan olingan. Genetik jihatdan o'zgartirilgan sabzi va tamaki tarkibida faqat lyusiferazaning o'zi (lyuminesansni rag'batlantiruvchi ferment) mavjud edi, ammo ularda lusiferin (yorug'lik pigmentining o'zi) yo'q edi. Muammo shundaki, lusiferaza ishlab chiqarish uchun DNKga faqat bitta gen kiritish kifoya, lekin lusiferin ishlab chiqarish uchun uni "bo'lak-bo'lak" yig'ish uchun juda ko'p turli xil genlar kerak bo'ladi.

Natijada, hosil bo'lgan o'simliklar o'z-o'zidan yorug'lik chiqarmadi, ular luciferin bilan püskürtülmesi yoki tuproqqa qo'shilishi kerak edi; Aytgancha, buni keyinchalik "Glowing Plant" loyihasining ramziga aylangan fotosuratlarda ko'rish mumkin. Tamaki ildizlari va tomirlari ularda eng kuchli porlaydi, lekin lusiferaza u erda yaxshiroq ishlagani uchun emas, balki substrat ular orqali tuproqdan harakat qilgani uchun.

O'z-o'zidan porlay oladigan birinchi o'simlik ancha keyinroq - faqat 2010 yilda olingan. Aleksandr Krichevskiy va uning Nyu-York va Isroil universitetlaridagi hamkasblari u ustida ishladilar. Tamakini o'z lyusiferini ishlab chiqarishga majbur qilish uchun olimlar Photobacterium leiognathi lyuminestsent bakteriyalarining genlari blokidan foydalanganlar. Bunday holda, genlar xloroplastlar genomiga ular gulchang bilan tarqalmasligi uchun kiritilgan.

Biroq, transgen tamaki juda zaif porladi - uning nuri juda uzoq ekspozitsiyali fotosuratlarda zo'rg'a ko'rinardi. Buning sababi shundaki, genlar bir organizmdan ikkinchisiga o'tganda har doim ham samarali ishlamaydi. Biroq, bu loyiha muallifiga tegishli patentni ro'yxatdan o'tkazishga to'sqinlik qilmadi. Bundan tashqari, bunday genetik tizim o'simliklarni ilmiy o'rganish uchun juda mos edi.

Bir qadam oldinga

Umuman olganda, olimlarga non bermang - ularga lyusiferaza ketma-ketligini har qanday qiziqarli genlarga yopishtirishga ruxsat bering, shunda siz ularning faollashishi lyuminestsentlik bilan qanday kechishini kuzatishingiz mumkin. Axir, an'anaviy bo'yoqdan farqli o'laroq, bu sizga begona "shovqin" dan butunlay xalos bo'lishga imkon beradi.

Bunday ishchi asboblarni tadqiqotga mutlaqo aloqasi bo'lmagan narsa uchun ishlatish mumkinligi haqidagi g'oya Kembrij universiteti talabalari guruhidan kelgan. 2010-yilda to'qqizta yorqin aqllar yorqin porlab turgan "dekorativ" organizmlarni yaratishga imkon beradigan genetik tizimni ishlab chiqishga qaror qilishdi.

Talabalar lyusiferin sintezi uchun fermentlarni uning regeneratsiyasi uchun ferment bilan to‘ldirdi (shunday qilib Krichevskiy muammosini hal qildi), E. colida ifodalanishi uchun yapon yong‘og‘i Luciola cruciata genlarini optimallashtirdi va yana bir qancha yaxshilanishlarni amalga oshirdi. Natijada ular bakteriya shtammini oldilar, kolba bilan, masalan, chiroq o'rniga foydalanish mumkin - bunday E. coli kitob o'qish uchun etarli yorug'lik beradi.

U porlaydi!

Haqiqiy yorqin yashil o'simliklarning paydo bo'lishi, hatto ilmiy bo'lmagan muhitdagi odamlarga ham kirishi, isroillik biolog Omri Amirav-Drori, tadbirkor Entoni Evans va o'simliklar genetiki Kayl Teylor o'rtasidagi uchrashuv tufayli mumkin bo'ldi. San-Frantsiskoda joylashgan loyiha sintetik biologiyaning genlarni o'zgartirish va qayta yozish va laboratoriyalarda yaratilgan DNK molekulalaridan foydalanish qudratini ommaga namoyish qilish sifatida ishlab chiqilgan. U, shuningdek, biotexnologiyani jamoatchilikka yanada qulayroq qilishga intilayotgan DIY biologiya harakatini qo‘llab-quvvatlaydi.

"Ta'kidlash" ob'ekti sifatida olimlar genetiklarning sevimli o'simlik modelini - ko'zga tashlanmaydigan Arabidopsis thalianani tanladilar. Hammayoqning yovvoyi qarindoshiga nisbatan bunday "mehribonlik" ning sababi oddiy: u juda qisqa va allaqachon to'liq shifrlangan genomga ega. Shuning uchun bu o'simlik hatto Sovet Salyut 7 stansiyasi bortida koinotga sayohat qilgan va NASA uni keyingi o'n yil ichida Oyda etishtirishni rejalashtirmoqda. Keyingi bosqichda biologlar atirgulni porlashni va'da qiladilar (garchi bugungi kunda allaqachon osonroq va tezroq yo'l bor - faqat gullarni maxsus bio-gel bilan yopish kerak).

Olimlar bunday loyiha uchun davlat yoki hatto xususiy yordamga ishonishlari shart emas edi, shuning uchun Kikstarter veb-saytida kraudfandingga murojaat qilishga qaror qilindi. Rejalashtirilgan byudjet 65 ming dollar edi, lekin yorug'lik zavodlari shunchalik qiziqish uyg'otdiki, yig'ilgan mablag' miqdori 400 ming dollardan oshdi. Moliyalashtirish uchun 40 dollar xayriya qilganlar uchun jamoa kelajakdagi o'simlikning urug'ini o'zini o'zi etishtirish uchun, 150 dollarni esa zavodning o'zi uchun yuborishga va'da berdi.

Yashillarning shubhalari

Avvaliga yashil matbuot bunday ajoyib g'oyaga ijobiy munosabatda bo'ldi. Zero, nur sochuvchi daraxtlar yordamida shahar ko‘chalari va magistral yo‘llarini yoritish, bu orqali ko‘plab elektr energiyasini tejash va karbonat angidrid gazi chiqindilarini kamaytirish mumkin edi. Bundan tashqari, Avatar mavzusidagi o'simliklar futuristik interyerda, obodonlashtirishda va qurilish me'morchiligida juda mashhur bo'lishi mumkin. Ammo orzu haqiqatga aylana boshlagach, ekologlarning ishtiyoqi susa boshladi.

Ba'zi ekspertlar va tahlilchilar bu o'simliklarning tarqalishi sintetik GMO organizmlarining tabiiy muvozanatga nazoratsiz chiqarilishi uchun pretsedent bo'lishi mumkinligidan qo'rqishadi. Axir, "tirik lampochka" ning tarqalishini nazorat qilish nazarda tutilmagan: loyihaga sarmoya kiritgan ishqibozlar yorug'lik o'simliklarini erkin etishtirishlari, urug'larini yig'ishlari va hatto (ehtimol) yangi yorqin duragaylarni olishlari mumkin. Biroq, AQSh hukumati bunday organizmlarning yaratilishini nazorat qilish huquqiga ega emas, chunki ular odamlar yoki hayvonlar iste'moli uchun mo'ljallanmagan.

Tasavvur qiling-a, chiroq kabi porlab turgan o'simlik sizga qorong'uda elektr energiyasiga bir tiyin ham sarflamasdan o'qish imkonini beradi. Bu o'simliklar katta chiroqlar yoki simlarsiz yumshoq tungi yoritishni ta'minlash uchun har qanday joyda o'stirilishi mumkin. Bu ajoyib fantaziya yaqin kelajakda haqiqatga aylanishi mumkin: MIT tadqiqotchilari guruhi buni haqiqatga aylantirmoqchi. Lekin qanday qilib o'simlikni porlashi mumkin?

Biologik porlash (bioluminesans) ko'pincha tabiatda uchraydi. MIT olimlari lusiferaza deb ataladigan o't chirog'i fermenti yordamida ba'zi o'simliklarni porlashiga muvaffaq bo'lishdi. Hasharotlarda u yorug'lik hosil qiluvchi reaktsiyaga sabab bo'ladigan boshqa kimyoviy lusiferin bilan bog'lanadi. Tadqiqotchilar bu ikkala komponentni o'simlik barglariga qanday joylashtirishni aniqladilar, bu esa ularning xira porlashiga olib keladi.

Tadqiqotchilar bu javobni o'simliklar butun xonalarni yoritadigan darajaga qadar yaxshilashlari mumkinligiga ishonishadi. Ular vaqt o‘tishi bilan yarqiragan daraxtlar ko‘cha chiroqlari o‘rnini bosishi, energiya va pulni tejashiga ishonishadi. Bu birinchi bunday loyiha emas: bir necha yil avval Glowing Plants deb nomlangan startap xuddi shu lyusiferaza reaksiyasidan foydalanib, qorong‘uda porlay oladigan o‘simliklar yaratish uchun Kickstarter kampaniyasini boshladi. 4 yil va 500 000 dollar yig'ilgandan so'ng, olimlar haqiqatda nurli o'simliklarni ko'paytirish nazariy jihatdan tuyulganidan ancha qiyin ekanligini aniqladilar va shuning uchun loyiha yopildi. Tadqiqotchilar o'simliklarni yorug'lik chiqarishga muvaffaq bo'lishsa-da, u amaliy maqsadlarda foydalanish uchun juda zaif edi.

MITda metodologiya butunlay boshqacha. Glowing O'simliklar jamoasi genetik modifikatsiyaga tayangan bo'lsa-da, bu holda olimlar yorug'lik hosil qiluvchi oqsillarni to'g'ridan-to'g'ri o'simliklarga integratsiya qilishni xohlashadi. Ularning bashoratlariga ko'ra, yaqin kelajakda ular o'simliklarning yorqinligini oshirishi va oqsillarni implantatsiya qilishning hozirgi usulini yaxshilashlari mumkin. Hozirgi vaqtda oqsillar yuqori bosim ostida nanozarrachalar bilan to'la eritmada namlangandan so'ng, shuningdek, püskürtme va maxsus bo'yashdan so'ng barglarda tugaydi.

Albatta, yorug'lik o'simliklari bugungi kunda yoritish texnologiyalari bo'yicha ulkan bozor bilan raqobatlasha olmaydi. Biroq, kelajakda, agar loyiha muvaffaqiyatli bo'lsa va bozorga kirishga muvaffaq bo'lsa, ko'plab ekologik toza texnologiyalarni sevuvchilar (va oddiygina yorug'lik uchun pul to'lashni yoqtirmaydiganlar) o'simlik lampalarini qadrlashlari mumkin.

Massachusets muhandislik instituti olimlarining g'oyasi muvaffaqiyatli bo'ldi va endi porlayotgan o'simliklar mavjud. Ularning yordami bilan ko'chalar yoritiladi.

Amerikalik genetik muhandislar nanotexnologlar bilan birgalikda nurli o'simliklarni yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Tajribalar karam oilasiga mansub yarim suvli o'simlik bo'lgan suv terasi yoki suv terasi namunalarida o'tkazildi.

Yorqinlikka erishish uchun o'simliklarga o't o'chiruvchilar va nurli bakteriyalar genlariga o'xshash maxsus oksidlovchi ferment bo'lgan pigmentlar-lyutsefirinlar kiritildi. Ushbu elementlar kremniy nanozarralari yordamida o'simlik to'qimalariga tashildi. Ular o'simliklarga kirganda, ular reaktsiyaga kirishadilar, buning natijasida energiya ajralib chiqa boshlaydi va o'simlik porlaydi.

Gen modifikatsiyasi va genlar bilan tajribalar o'tkazilmadi. Olimlar boshqacha yo'l tutdilar va shunchaki o'simlikka kerakli zarrachalarni kiritdilar. O'simlik eritmada namlanadi, yuqori bosim hosil bo'ladi va zarralar mikroporlar orqali o'simlikka kiradi.

Albatta, axloqiy savollar darhol paydo bo'ldi. Bu o'simliklar uchun zararlimi va bu ularning normal ishlashiga xalaqit beradimi? Olimlar darhol ekologlarni uning zararli emasligiga ishontirishdi.

Kiritilgan elementlarning tarkibi oksidlanish natijasida hosil bo'lgan zararli moddalarni olib tashlaydigan maxsus koenzimni ham o'z ichiga oladi.

Yorqin o'simliklarning qo'llanilishi

Nega ular bunday "mo''jiza" - o'simlikni o'ylab topishdi va u qayerda yordam berishi mumkin? Tabiatda porlab turadigan o'simliklar yo'q. Faqat bir nechta tirik organizmlar porlash qobiliyatiga ega.

Tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, bunday o'simliklar tunda chiroqlarsiz ko'chalarni yoritishda foydalanish uchun etishtirilgan. Luminescent zarralar o'simlikda shu tarzda aylanadi, shunda ular kechasi porlaydilar.

Agar tajriba to‘liq muvaffaqiyatli o‘tsa, elektr energiyasini tejash mumkin bo‘ladi. Statistik ma'lumotlarga ko'ra, ishlab chiqarilgan elektr energiyasining deyarli 20 foizi ko'chalarni yoritishga sarflanadi.

Ushbu bosqichda bu mumkin emas va olib tashlangan o'simliklar, ular porlashiga qaramay, yorug'lik moslamalarini to'liq almashtira olmaydi. Ko'zni zo'rlashtirmasdan, ularning ostidan o'qish mumkin emas. Hozircha ularning yorug'ligi piyodalar uchun yo'lni yoki hatto magistralni yoritish uchun etarli.

Birinchi namunalar atigi 45 daqiqa davomida porladi, keyin ular 4 soatlik porlashga muvaffaq bo'lishdi. Olimlar o'simliklar butun umri davomida porlaganda natijaga erishmoqchi. Bundan tashqari, men reagentlarni etkazib berishni soddalashtirmoqchiman va buzadigan amallar kabi biror narsa qilishni xohlayman.

Olimlar asta-sekin nurli o'tning kuchini oshirmoqdalar va ehtimol yaqin kelajakda yorqin o'tlar to'liq yorug'lik manbai bo'lishi mumkin.

Bioglow kompaniyasi o‘z yaratuvchilari fikricha, qorong‘uda porlab turadigan noodatiy GMO zavodini yaratdi. Botanika mo''jizasining taqdimotida Bioglow ishlab chiqaruvchilari uning yorqinligini bir necha yuzlab odamlarga namoyish qilishdi.

Mo''jizaviy o'simlik

Genetik modifikatsiya texnologiyasi keng chegaralarni ochadi, ammo ba'zi tadqiqotchilar bu odamlar uchun ham, tabiat uchun ham juda xavfli bo'lishi mumkinligiga ishonch hosil qilishadi. Bugungi kunda GMO mahsulotlarini qo'llab-quvvatlovchilardan ko'ra ko'proq muxoliflar bor, ammo uning taqdirini faqat vaqt hal qiladi.

GMO zavodi - genetiklarning yutug'i.

Bioglowdagi genetik olimlar ancha vaqtdan beri genetik modifikatsiya ustida ishlamoqda va ularning "Avatar" deb nomlangan zavodi bir necha yillik mashaqqatli mehnat mahsulidir. Chuqur dengiz suvo'tlari genlari yordamida uning genetik modifikatsiyasi tufayli gul uchun bunday g'ayrioddiy effektga erishish mumkin edi.

Avatar zavodi.

O'simlikning qorong'ida ishlab chiqaradigan porlashi tabiiydir va fotosintez jarayoni nuqtai nazaridan, hech bo'lmaganda dengiz o'simliklari uchun odatiy hodisadir. Gul-chiroq "avatar" o'z-o'zidan ko'payish qobiliyatiga ega emas, bundan tashqari, "avatar" na kurtaklari, na mevalari bor, shuning uchun o'simlik hasharotlar tomonidan changlatish tufayli tabiatning tabiiy muvozanatini buzolmaydi;

GMO o'simliklarni etishtirish.

Avatar o'simliklari dekorativ maqsadlarda ishlatilishi mumkin. Qorong'ida kitob o'qish uchun o'simlik etarli yorug'likka ega bo'lmaydi, lekin yorqin o'simlik zulmatda juda chiroyli ko'rinadi va bezak uchun ishlatilishi mumkin. "Avatar" atigi 2-3 oy yashaydi va bitta ko'chatning narxi 1 AQSh dollaridan biroz oshadi.