Идея использовать растения для освещения городов сегодня не выглядит фантастикой. Китайские исследователи уже создали светящиеся сады будущего. Рассказываем, как они превратили природную магию в городскую реальность.
Светлячки, некоторые медузы, глубоководные рыбы и отдельные виды грибов умеют светиться за счёт биолюминесценции – химической реакции, в которой участвует люциферин (вещество, которое окисляется) и фермент люцифераза. Учёные решили позаимствовать этот природный механизм и внедрили гены биолюминесцентных грибов и светлячков декоративным растениям. Этот проект в Поднебесной рассматривают, как способ снизить энергопотребление и световое загрязнение в городах. Технологию уже протестировали более чем на 20 видах, включая орхидеи, подсолнухи и хризантемы. И все они светятся в темноте, производя эффект волшебного дерева из фильма «Аватар». Власти планируют использовать такие живые лампы для оформления парков, туристических зон и общественных пространств. Первые локации со светящимися клумбами и аллеями уже появились в Пекине, Гуанчжоу, Женчьжэне, впечатляя экзотической инопланетной красотой! По оценкам экспертов, даже частичная замена уличных фонарей на живые установки может значительно сократить потребление электроэнергии. Конечно, пока речь идёт не о полной замене уличного освещения, а о пилотных и демонстрационных решениях.
Однако прорыв в создании светящихся растений с использованием генов биолюминесцентных грибов совершили не китайские, а российские учёные! Еще в 2020 году сотрудники Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН первыми расшифровали полный путь свечения у грибов, открыв новые люциферины, и перенесли целую биохимическую цепь в растения, создав первые в мире автономно светящиеся цветы. Сегодня научные пути к светящимся садам развиваются двумя разными подходами. Первый - это генная инженерия. А второй - «заряжаемые» частицы без ГМО. Вместо изменения генов учёные из Южно-Китайского сельскохозяйственного университета вводили в листья микрочастицы алюмината стронция, тот же материал используется в светящихся игрушках. Днём эти элементы заряжаются от солнечного света, а ночью отдают накопленную энергию. Учёные добились свечения разных цветов – зелёного, синего и красного. Яркая стена из суккулентов осветила окружающие предметы настолько, что возле нее можно было читать книгу. При этом тесты показали, что уровень хлорофилла и сахара в листьях остаётся нормальным, а значит, растение продолжает жить и расти как обычно.
Светлячки, некоторые медузы, глубоководные рыбы и отдельные виды грибов умеют светиться за счёт биолюминесценции – химической реакции, в которой участвует люциферин (вещество, которое окисляется) и фермент люцифераза. Учёные решили позаимствовать этот природный механизм и внедрили гены биолюминесцентных грибов и светлячков декоративным растениям. Этот проект в Поднебесной рассматривают, как способ снизить энергопотребление и световое загрязнение в городах. Технологию уже протестировали более чем на 20 видах, включая орхидеи, подсолнухи и хризантемы. И все они светятся в темноте, производя эффект волшебного дерева из фильма «Аватар». Власти планируют использовать такие живые лампы для оформления парков, туристических зон и общественных пространств. Первые локации со светящимися клумбами и аллеями уже появились в Пекине, Гуанчжоу, Женчьжэне, впечатляя экзотической инопланетной красотой! По оценкам экспертов, даже частичная замена уличных фонарей на живые установки может значительно сократить потребление электроэнергии. Конечно, пока речь идёт не о полной замене уличного освещения, а о пилотных и демонстрационных решениях.
Однако прорыв в создании светящихся растений с использованием генов биолюминесцентных грибов совершили не китайские, а российские учёные! Еще в 2020 году сотрудники Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН первыми расшифровали полный путь свечения у грибов, открыв новые люциферины, и перенесли целую биохимическую цепь в растения, создав первые в мире автономно светящиеся цветы. Сегодня научные пути к светящимся садам развиваются двумя разными подходами. Первый - это генная инженерия. А второй - «заряжаемые» частицы без ГМО. Вместо изменения генов учёные из Южно-Китайского сельскохозяйственного университета вводили в листья микрочастицы алюмината стронция, тот же материал используется в светящихся игрушках. Днём эти элементы заряжаются от солнечного света, а ночью отдают накопленную энергию. Учёные добились свечения разных цветов – зелёного, синего и красного. Яркая стена из суккулентов осветила окружающие предметы настолько, что возле нее можно было читать книгу. При этом тесты показали, что уровень хлорофилла и сахара в листьях остаётся нормальным, а значит, растение продолжает жить и расти как обычно.
Светящиеся растения могут стать экологичной альтернативой электроэнергии. Им нужны только вода, свет и базовые питательные вещества. Они не производят вредных выбросов, не требуют сложной инфраструктуры и могут органично вписываться в парки, скверы и пешеходные зоны. Показательно, что биотехнологии всё чаще ищут у природы практические решения для городской среды. Российские ученые уже занимаются разработкой светящихся деревьев для освещения улиц. На практике они пока добились свечения, недостаточного для такой задачи. Но это дело времени. Кроме того, исследователи рассматривают возможность использовать биолюминесценцию, как индикатор состояния окружающей среды. Если растение перестаёт светиться или меняет оттенок, это может сигнализировать о загрязнении воздуха или почвы.
Последние открытия ученых напоминают, что лес - это природная система, которая работает на нашу планету каждый день. И чем лучше мы понимаем эти процессы, тем точнее можем восстанавливать леса и защищать их в будущем.
Фото:
© Данила Большаков / Фотобанк Лори. Изображение создано с использованием искусственного интеллекта, его достоверность не гарантирована.
Tatiana Mitiouchkina et al / Nature Biotechnology, 2020
Последние открытия ученых напоминают, что лес - это природная система, которая работает на нашу планету каждый день. И чем лучше мы понимаем эти процессы, тем точнее можем восстанавливать леса и защищать их в будущем.
Фото:
© Данила Большаков / Фотобанк Лори. Изображение создано с использованием искусственного интеллекта, его достоверность не гарантирована.
Tatiana Mitiouchkina et al / Nature Biotechnology, 2020