Ученые из Института биоорганической химии РАН вырастили растения табака, испускающие слабое зеленое свечение.
Науке известно множество живых организмов, способных светиться, однако растения в их перечень не входят. Нет ничего удивительного в том, что выведения биолюминесцентного растения стало своего рода вызовом для генетиков по всему миру. В 2017 году российские биотехнологи исследовали и описали то, как вьетнамские грибы N. nambi синтезируют люциферин – вещество, которое и наделяет гриб способностью светиться. Оказалось, что это вещество образуется из кофейной кислоты, которую в природе можно встретить в качестве продукта метаболизма растений.
Расшифровав генетический механизм, отвечающий за этот процесс, ученые встроили в геном табака N. tabacum гены гриба, кодирующие ферменты синтеза люциферина из кофейной кислоты. В результате они получили растения табака, которые светятся от 10 до 100 раз ярче предыдущих экспериментов, основанных на встраивании бактериальной люминесцентной системы в бактерии. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
Поскольку кофейная кислота синтезируется во всех растениях, теоретически можно заставить светиться любой их вид. При этом опытные образцы показали, что свечение неоднородно: если листья светятся с интенсивностью примерно 20 миллиардов фотонов в секунду на квадратный сантиметр поверхности, то цветы – уже с интенсивностью 30 миллиардов фотонов в секунду. При этом яркость может изменяться в зависимости от факторов окружающей среды.
В интервью порталу N+1 генетик Илья Ямпольский отметил, что интенсивность свечения колеблется в зависимости от времени суток, возраста самого растения и стадии его жизненного цикла. Так, если лист отмирает, то перед своей «смертью» он вспыхивает, а затем гаснет окончательно.
Светящиеся растения – это не просто стильный аксессуар для дизайна, но и весьма удобный инструмент изучения их внутренней биохимии. Самостоятельное свечение, сопровождающее физиологические процессы, позволит ученым заглянуть в области, ранее недоступные из-за природной плотности растительных тканей.