Pela primeira vez, pesquisadores fabricam plantas que brilham de maneira sustentável
Plantas brilhantes! Mais parece uma obra de de ficção científica, não é?
Pesquisadores conseguiram criar plantas que produzem sua própria luminescência visível – e dizem que as possibilidades de como podemos usá-las são infinitas.
De acordo com a Nature Biotechnology, os cientistas revelaram que a bioluminescência encontrada em alguns cogumelos é metabolicamente semelhante aos processos naturais comuns entre as plantas. Ao inserir o DNA obtido do cogumelo, os cientistas conseguiram criar plantas que brilham muito mais do que era possível anteriormente.
Essa luz biológica pode ser usada pelos cientistas para observar o funcionamento interno das plantas. Em contraste com outras formas de bioluminescência comumente usadas, como os vagalumes, não são necessários reagentes químicos exclusivos para sustentar a bioluminescência de cogumelos.
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Em outras palavras as plantas que contêm o DNA do cogumelo brilham continuamente durante todo o seu ciclo de vida, desde a muda até a maturidade.
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A inovação é semelhante a um projeto lançado pelos cientistas do MIT em 2017, que usou infusões de nanopartículas para transformar a energia armazenada da planta em luz, embora o brilho durasse apenas cerca de quatro horas por vez. Mais tarde, os pesquisadores usaram suas plantas brilhantes para uma exposição de arte, explorando as possibilidades de integrar as plantas na arquitetura moderna e ecológica.
“No momento, a iluminação consome uma grande parte de nossa demanda de energia, aproximando-se perto de 20% de nosso consumo global de energia, gerando dois gigatoneladas de dióxido de carbono por ano”, diz Michael Strano, professor de Engenharia Química do Carbon P. Dubbs no MIT.
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“Considere que as plantas substituem mais do que apenas a lâmpada em sua mesa. Há uma enorme pegada energética que poderia ser substituída potencialmente pela planta emissora de luz.”
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As plantas descritas na descoberta desta semana também podem ser usadas para fins práticos e estéticos, principalmente para a criação de flores brilhantes e outras plantas ornamentais – e, embora a substituição das luzes da rua por árvores brilhantes possa ser fantástica, as plantas produzem uma agradável aura verde que emana de sua energia viva.
Segundo os autores, as plantas podem produzir mais de um bilhão de fótons por minuto.
O relatório da Nature Biotechnology foi de autoria de 27 cientistas, liderados pelos drs. Karen Sarkisyan e Ilia Yampolsky. A pesquisa foi realizada principalmente por meio de uma colaboração entre a Planta, uma startup de biotecnologia em Moscou, o Instituto de Química Biológica da Academia Russa de Ciências, o Instituto MRC de Ciências Médicas de Londres e o Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria.
Nova tecnologia em plantas ornamentais
A Light Bio é uma nova empresa que planeja comercializar essa nova tecnologia em plantas ornamentais, em parceria com a Planta. O CEO da Light Bio, Dr. Keith Wood, declarou: “Trinta anos atrás, ajudei a criar a primeira planta luminescente usando um gene de vaga-lume. Essas novas plantas podem produzir um brilho muito mais brilhante e mais estável, totalmente incorporado ao seu código genético. ”
No entanto, projetar novos recursos biológicos é mais complexo do que apenas mover partes genéticas de um organismo para outro. Como as engrenagens de um relógio, as peças recém-adicionadas devem se integrar metabolicamente no host.
Para a maioria dos organismos, as partes necessárias para a bioluminescência não são todas conhecidas. Até recentemente, uma lista completa de peças estava disponível apenas para a bioluminescência bacteriana – mas as tentativas anteriores de criar plantas brilhantes a partir dessas partes não foram bem, principalmente porque as partes bacterianas normalmente não funcionam adequadamente em organismos mais complexos.
Pela primeira vez
Há pouco mais de um ano, os cientistas descobriram as partes que sustentam a bioluminescência nos cogumelos. Pela primeira vez, a luz viva de um organismo multicelular avançado foi totalmente definida.
No presente relatório, os autores divulgam que a bioluminescência de cogumelos funciona particularmente bem nas plantas. Isso lhes permitiu fabricar plantas brilhantes que são pelo menos dez vezes mais brilhantes. Usando câmeras e smartphones comuns, a iluminação verde era registrada proveniente de folhas, caules, raízes e flores. Além disso, a produção de luz sustentada foi alcançada sem prejudicar a saúde das plantas.
Embora os cogumelos não estejam intimamente relacionados às plantas, sua emissão de luz se concentra em uma molécula orgânica que também é necessária nas plantas para a construção de paredes celulares. Essa molécula, chamada ácido cafeico, produz luz através de um ciclo metabólico envolvendo quatro enzimas. Duas enzimas convertem o ácido cafeico em um precursor luminescente, que é então oxidado por uma terceira enzima para produzir um fóton. A última enzima converte a molécula oxidada novamente em ácido cafeico para iniciar o ciclo novamente.
Nas plantas, o ácido cafeico é um componente da lignina, que ajuda a fornecer resistência mecânica às paredes das células. É, portanto, parte da biomassa de lignocelulose das plantas, que é o recurso renovável mais abundante na Terra.
Como componente chave do metabolismo das plantas, o ácido cafeico também faz parte de muitos outros compostos essenciais envolvidos em cores, fragrâncias, antioxidantes e assim por diante. Apesar do nome sonoro semelhante, o ácido cafeico não está relacionado à cafeína.
Ao conectar a produção de luz a essa molécula essencial, o brilho emitido pelas plantas fornece um indicador metabólico interno. Pode revelar o status fisiológico das plantas e suas respostas ao meio ambiente. Por exemplo, o brilho aumenta drasticamente quando uma casca de banana madura é colocada nas proximidades (que emite etileno). Partes mais jovens das plantas tendem a brilhar mais intensamente e as flores são particularmente luminosas. Padrões tremeluzentes ou ondas de luz são frequentemente visíveis, revelando comportamentos ativos dentro das plantas que normalmente estariam escondidos.
Nesta pesquisa publicada, os autores confiaram nas plantas de tabaco por causa de sua genética simples e rápido crescimento – mas os benefícios da bioluminescência de cogumelos são amplamente adequados às plantas. Pesquisas na Planta, e por Arjun Khakhar e colegas, demonstraram viabilidade para outras plantas brilhantes, incluindo pervinca, petúnia e rosa.
Plantas ainda mais brilhantes podem ser esperadas com mais desenvolvimento. Novos recursos podem ser possíveis, como alterar o brilho ou a cor em resposta às pessoas e arredores. Através dessa aura viva, podemos até ganhar uma nova consciência de nossas plantas que imitam o fascínio inspirador de Avatar.
Confira o vídeo:
Com informações: GNN / Nature Biotechnology / MRC London Institute of Medical Sciences
Edição: Josy Gomes Murta