Биолюминесцентность

Использование биолюминесценции в освещении города

Биолюминесценция — способность живых организмов светиться, достигаемая самостоятельно или с помощью симбионтов. Биолюминесценция основывается на химических процессах, при которых освобождающаяся энергия выделяется в форме света.

Использование биолюминесцентности растений в хозяйственной деятельности человека началось в середине XXI века, когда благодаря генной инженерии были выведены устойчивые виды биолюминесцентных деревьев для освещения улиц.

Биолюминесценция в природе

«Биолюминесценция» — это нетепловое свечение в живой системе. В природе существует множество различных биолюминесцентных систем, которые независимо развились у бактерий и грибов, кишечнополостных и членистоногих.

Технология

Светящихся растений в природе не бывает. Сделать их искусственно пытались и раньше: ген люциферазы светлячков был внесен в растения табака еще в 1980-х годах. А в 2010 году биологам из Кембриджа удалось использовать весь «светоносный комплекс» светлячка, получив стабильно светящиеся ГМ-бактерии. Фактически нужно заставить работать такую систему (обычно она включает фермент люциферазу и необходимые для ее работы молекулы люциферина) в растении и при этом не вредить ему.

Растения светятся все время, непрерывно, но яркость может колебаться. Они начинают светиться ярче, если, например, положить рядом банановую кожуру. Она выделяет этилен, растительный гормон, который, с одной угнетает рост растений, а с другой — способствует созреванию плодов.

Интенсивность свечения колеблется в зависимости от времени суток, пик яркости приходится примерно на середину ночи. Молодые побеги светятся ярче, старые тусклее. Ярко светятся цветы. А если листу пора умирать, там включатся какая-то биохимия, и он вспыхивает перед тем, как погибнуть окончательно.

Очень ярко светятся корни, особенно точки их ветвления. Если отрезать побег, на этом месте начинает вырастать новый, и это место тоже светится очень ярко. Срезанная часть растения будет светиться до тех пор, пока она не засохнет.

Применение в хозяйстве

Применение технологии биолюминесценции стало возможным лишь благодаря решению трех ключевых проблем: растения должны самостоятельно производить энергию, прекрасно адаптированы к условиям городской среды и самостоятельно восстанавливаться при повреждениях.

Потенциальных задач для такой искусственной биолюминесцентной системы очень много. Например, можно её использовать для выращивания растений-детекторов, которые будут светиться в ответ на стрессы — высокую температуру, высокую соленость, болезни и т.д.

Устойчивые деревья с биолюминесцентной системой можно использовать в системе городского освещения. Первые светящиеся деревья появились на улицах города Дубаи, где их высадили до завершения испытаний на безопасность.