Биолюминесценция в каждый дом. Почему так сложно сделать светящиеся растения
Светящееся растение? Нет, не видели
— Я когда-нибудь получу свое растение? Уже годы прошли. Мне просто любопытно.
— Как мне получить свои 40 долларов обратно?
— Я уже махнул рукой на это дело и считаю, что просто потерял деньги.
Такие комментарии в избытке можно найти на странице проекта Glowing plant в Facebook. В 2013 году группа ученых начала кампанию по сбору денег на создание светящихся растений. Идея авторов проекта звучит довольно просто по нынешним временам: взять гены, которые позволяют бактериям светиться, собрать из них единый фрагмент, вставить нужную последовательность в геном резуховидки и получить светящееся растение. Поначалу все шло отлично — проект собрал почти полмиллиона долларов. Но никаких светящихся растений его подписчики так и не увидели, а авторы переключились на создание мха, пахнущего пачулями.
Растения, рыбы и бактерии
Ученые за последние годы создавали кошек, кроликов и даже овец, которые могут светиться благодаря встроенным в их ДНК генам флуоресцентных белков. Есть даже декоративные рыбки GloFish, которые продаются для домашних аквариумов.
«GloFish — это рыбы, которые светятся благодаря флуоресцентным белкам. В природе такие белки встречаются у многих медуз, некоторых рачков и даже наших с вами далеких родственников, самых примитивных хордовых — ланцетников. Эти белки искусственно внедрены с помощью методов генной инженерии во многие другие организмы: в столь успешно продающихся GloFish, в мышей, а также во многие растения», — рассказал Ямпольский.
Флуоресцентные рыбки GloFish
Флуоресцентные белки также получили широкое распространение в молекулярной биологии, поскольку их можно использовать в качестве метки, которая будет вырабатываться вместе с определенным белком и позволит посмотреть, когда этот белок начинает образовываться в организме и где именно.
«Почему же при этом рыбы продаются, а растений в продаже мы не видим? Ответ кроется в природе флуоресценции: флуоресцентные белки светятся только в ответ на облучение их светом. Как во многих процессах, часть энергии теряется, и на выходе получается свет с другой длиной волны, то есть другого цвета. GloFish светятся не всегда, а только если на них светить ультрафиолетом, вот тогда они и становятся похожи на модниц на дискотеке», — объяснил ученый.
Флуоресцентные мышата
Сложнее, чем кажется
Идея проекта Glowing Plant в том, что растение должно светиться само по себе, а для этого нужен другой механизм — биолюминесценция.
Биолюминесценция — это свечение живых организмов, и встречается она среди тысяч очень различающихся видов, в основном морских. «Для того чтобы применять биолюминесценцию, необходимо знать, как она работает, но для многих организмов на этот вопрос до сих пор нет ответа. В основе природы свечения всегда лежит химическая реакция, а вот химическое строение ее участников — индивидуальная особенность каждого организма. Этим мы и занимаемся. Наша основная задача — узнать, как устроены светящиеся молекулы люциферин и люцифераза и как происходит сама химическая реакция», — рассказал Ямпольский.
Заставить растение или другой организм светиться благодаря механизму биолюминесценции — куда более сложная задача, чем просто встроить в ДНК ген флуоресцентного белка. В относительно простом варианте, который был реализован уже в 1986 году, в ДНК табака встроили ген люциферазы светлячка и поливали растение раствором с люциферином. Получившийся в результате табак действительно светился, что можно увидеть на его фотографии, сделанной с выдержкой в 24 часа.
«Идеальный вариант, который пока не удался никому, включает в себя расшифровку всего пути биосинтеза люциферина, который может быть многоэтапным процессом с участием большого числа белков. Потом — встраивание в геном другого организма генов, кодирующих все эти белки и люциферазу. На данный момент расшифрован биосинтез только бактериального люциферина, однако эта система тяжело адаптируется к растениям и животным. И реализация такого подхода мне представляется маловероятной», — отметил исследователь.
«Лампа» из генетически модифицированных светящихся бактерий кишечных палочек
«По разным оценкам, существует около 40 различных люциферинов и механизмов биолюминесценции. До недавнего времени было известно лишь семь структур люциферинов. Однако благодаря работе нашего научного коллектива за последние три года были установлены еще три новые структуры — люциферина сибирского почвенного червя вида Fridericia heliota, а также люциферина и люциферазы высших грибов. Мы не только знаем, как устроены эти молекулы, — мы умеем их синтезировать, понимаем, как именно происходят химические реакции свечения, умеем запускать их в пробирке и даже управлять цветом, правда, пока ограниченно. На подходе — структура люциферина многощетинкового червя, в более ранней стадии исследования — еще несколько объектов: моллюски, полихеты, акулы и другие», — рассказал исследователь.
Возможности применения биолюминесценции многообразны. В промышленности — для быстрого определения бактериального загрязнения, в науке — для изучения различных процессов, например при создании лекарственных препаратов. На сегодняшний день оборот биолюминесцентных технологий оценивается в миллиарды долларов в год.
«Задача создания биолюминесцирующего растения — одна из самых амбициозных и интересных с научной точки зрения. Однако мы еще не вышли на завершающий этап и хвастаться пока не будем. Тем не менее мы трудимся в этом направлении и, возможно, однажды сможем подарить миру самостоятельно светящееся растение», — сказал ученый.
Материал помогали готовить коллеги Ильи Ямпольского — Надежда Маркина и Зинаида Осипова.
Екатерина Боровикова
Светящиеся растения, происхождение нейтрино и «возрождение» антибиотиков: топ-10 открытий года в России
В растениях кофейная кислота — строительный блок лигнина, ответственный за механическую прочность клеточных стенок, то есть часть биомассы растений. Помимо этого, кофейная кислота также необходима для синтеза пигментов, летучих соединений и антиоксидантов. Таким образом, свечение и обмен веществ растений тесно связаны, и потому свечение может отражать физиологический статус растений и их реакцию на окружающую среду.
Ученые «научили» светиться пока только растения табака, но дальше планируют расширить линейку растений и через пару лет вывести их на рынок.
Действие старых антибиотиков усилили так, что бактерии потеряли устойчивость к ним
Слишком активное использование антибиотиков привело к устойчивости бактерий к ним. Один из способов ее преодоления – поиск новых антибиотиков. Но российские ученые предлагают новаторский подход – вместе со старыми антибиотиками использовать подавители (ингибиторы) ферментов, защищающих бактерии от внешней угрозы, в том числе от антибиотиков. Эксперименты на бактериях подтвердили перспективность этой стратегии. Если она войдет в практику, отпадет необходимость создавать новые антибиотики, расходуя на это много денег и времени.
В нашем организме есть сероводород, который, как азот и углерод, регулирует кровяное давление, оказывает противовоспалительное действие при инфекциях и делает многое другое. В клетках бактерий тоже производится сероводород, который, как ранее показали российские ученые, защищает клетки от гибели и делает их устойчивыми к антимикробным препаратам. Эта устойчивость приводит к сложностям в медицине и сельском хозяйстве и становится одной из ключевых проблем человечества сегодня.
Зная это, сотрудники Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН нашли ингибиторы (подавители) бактериальных ферментов, ответственных за синтез сероводорода. Кроме того, они нашли новые мишени бактерий, на которые можно нацелить будущие антимикробные препараты — ферменты, вовлеченные в синтез клеточной оболочки бактерий. Искусственно синтезированные ингибиторы этих двух групп ферментов, как показали эксперименты, делают бактерии уязвимыми к существующим антибиотикам.
Применение таких ингибиторов повысит эффективность действия широкого круга антибиотиков в лечении бактериальных инфекций.
Протестирован препарат для персонифицированной генной терапии на основе клеток крови пациента
Российские ученые разработали и протестировали на животных новый препарат для восстановления спинного мозга после травм. Средство на основе клеток крови пациента и терапевтических генов человека готово к началу масштабных доклинических испытаний.
Все большую популярность при лечении болезней приобретает генная терапия: введение в организм «здорового» генетического материала, способного возместить дефекты ДНК в клетках пациента или придать клеткам новые свойства. Чтобы успешно и безопасно доставить ДНК, ученые применяют белые кровяные клетки — лейкоциты, которые легко можно получить из крови самого пациента.
Недавно сотрудники Казанского государственного медицинского университета разработали простой, безопасный и экономичный способ получения белых кровяных телец, обогащенных искусственным генетическим материалом. Для этого из цельной крови пациента отделяют лейкоциты, используя специальный крахмал. Затем к лейкоцитам добавляют терапевтический ген или комбинацию генов в составе неопасного вирусного вектора, доставляющего терапевтические гены в лейкоциты. На следующие сутки полученный препарат может быть введен обратно пациенту в кровь. Такая методика обладает несколькими преимуществами: лейкоциты легко перемещаются по кровяному руслу и проникают в разные ткани, не вызывая иммунный ответ. Генетический материал, который они транспортируют, обеспечит производство полезных для пациента белков.
GISMETEO: Российские ученые создали светящиеся растения: видео — Природа
Декоративные комнатные растения с ярко светящимися листьями и цветами могут стать реальностью благодаря прорыву российских ученых, использовавших для их генетической модификации биолюминесцентные грибы.
© Light BioРанее ученым уже удавалось создавать светящиеся растения с помощью биолюминесцентных генов, обнаруженных в бактериях. Но проблема была в том, что растения светились слишком слабо. Новая технология, в которой используется ДНК биолюминесцентных грибов, позволяет создать растения, которые светятся в 10 раз ярче, чем «бактериальные».
Для эксперимента был выбран табак, потому что эти растения генетически просты и быстро растут. Но, по мнению исследователей, такие виды, как барвинок, петуния и роза, могут быть модифицированы таким же образом.
© Light BioГлавным ключом ко «включению подсветки» является органическая молекула, называемая кофейной кислотой, которая присутствует во всех растениях. Два фермента превращают кофейную кислоту в люминесцентный прекурсор, который затем обрабатывается третьим ферментом и образует окисленную молекулу, способную излучать фотоны, то есть свет. Невероятно, но растения производили около 10 миллиардов фотонов в минуту на длинах волн от 500 до 550 нанометров (зеленый диапазон видимого спектра).
© Light BioРастения и грибы не имеют тесной связи, но исследователи использовали метаболический процесс, совместимый с обоими. Генетически модифицированные растения светились непрерывно на протяжении всего жизненного цикла, при этом модификация никак не нарушила их нормальное развитие. Свечение было видно невооруженным глазом в листьях, стеблях, корнях и цветах.
Интересно, что молодые растения светились ярче, чем старые, а самой светящейся частью были цветы. Иногда свечение ослабевало и растекалось узорами, отражая неизвестные внутренние процессы.
© Light BioСвечение растений может предоставить ученым новый способ наблюдения их внутренних процессов, например, метаболизма. Но основной целью проекта было создание декоративных светящихся видов.
Исследования положили начало компании под названием Light Bio. В финансировании проекта участвовали Российский научный фонд, Фонд «Сколково» и компания Planta LLC, биотехнологический стартап со штаб-квартирой в Москве. Всего в исследовании указаны в общей сложности 27 авторов.
© Light BioВ дальнейшем ученые намерены еще больше увеличить яркость растений и, возможно, даже сделать так, чтобы они реагировали на людей и окружающую среду.
Исследование опубликовано в Nature Biotechnology.
Дайджест футурологии № 5: еда будущего и светящиеся растения
Тема недели: Еда будущего будет из пробирок и биореактора
Сегодня на Земле живут около 7,7 млрд человек, а к 2050 году население вырастет до 9,7 млрд. Такой рост приведет к нехватке продуктов и голоду, который может усугубиться в связи с распространением коронавируса: кризис может спровоцировать гуманитарную катастрофу, сравнимую с периодом Второй мировой войны, прогнозирует директор Всемирной продовольственной программы ООН Дэвид Бизли.
Растет и запрос на здоровое питание: население стареет, появляются все новые исследования, доказывающие, что наши привычки в питании негативно воздействуют на функционирование организма. Помимо этого, миру необходимо стабилизировать экологическую обстановку, не вырубая леса под посевы культур и пастбища для коров.
Генеральный директор компании «ЭФКО Инновации» Андрей Зюзин рассказал, как со всеми этими задачами справится еда будущего и как ее будут готовить.
Прогноз:
- Эксперты предполагают, что к 2023—25 году мы увидим рост конкурентоспособности молока, полученного ферментативным способом.
- К 2030 году альтернативный белок будет стоить в десять раз дешевле, чем животные белки. Они будут более питательные, здоровые, вкусные, разнообразные, чем аналоги животного происхождения, которые они заменяют.
- Перспективы альтернативных мяса и рыбы во всем мире будут расти.
При этом современные технологии могут развивать продовольственный сектор несколькими путями.
Растительная альтернатива для традиционного производства. Компании активно разрабатывают штаммы для синтеза пищевых ингредиентов и ферментирования готовой продукции, работают над поиском источников белка и микроэлементов в продуктах неживотного происхождения. Ведется работа над новой упаковкой: биоразлагаемой, с датчиками и сенсорами, контролирующими потребительские характеристики и сроки годности.
Генные и клеточные технологии. Человечество уже научилось делать мясо, рыбу, молочные продукты без использования животных. Характеристики этих продуктов почти полностью воспроизводят традиционные аналоги по своему составу. Также генное редактирование применяется для увеличения объемов выхода продуктов.
Персонализированное питание. Человечество уже употребляет детское, спортивное питание и т.д. Эти категории постепенно сегментируются дальше, и постепенно мы придем к индивидуальному питанию для каждого человека: полезному набору продуктов на основе анализа крови.
Искусственный интеллект для анализа данных. Машины уже анализируют данные и предсказывают последствия тех или иных факторов, влияющих на эффективность сельского хозяйства. Компьютеры моделируют дизайн функциональных нутриентов (белков, сахарозаменителей и пр.) в составе альтернативных продуктов.
Интернет вещей и блокчейн. Технология распределенного реестра способна отслеживать всю цепочку движения продуктов питания, контролировать срок годности и поддерживать развитие альтернативных каналов дистрибуции.
Одной строкой
Статья недели: Понять трансгуманиста: слова и явления, которые приближают нас к вечной молодости
Что такое микробиом, биохакинг, геропротекторы? При чем здесь голые землекопы? Как работает крионика? Журналисты Reminder собрали небольшой глоссарий, чтобы помочь разобраться в терминологии, часто встречающейся в дискуссиях о долголетии, и лучше понимать футурологов.
С важными терминами, именами и явлениями можно ознакомиться здесь.
Видео недели: Ученые создали светящиеся растения
Зачем это нужно?
Во-первых, это красиво и может быть использовано в эстетических и декоративных целях при украшении помещений и парков.
Во-вторых, ученые смогут использовать свечение для наблюдения за внутренними процессами в растениях. В будущем они будут ярче и, вероятно, обладать новыми свойствами, такими как изменение яркости или цвета свечения в ответ на людей и окружение.
Подписывайтесь и читайте нас в Яндекс.Дзене — технологии, инновации, эко-номика, образование и шеринг в одном канале.
Светящиеся растения – Школа № 147 Челябинска
Ученые из Массачусетского технологического института попытались сделать из растения источник света. Они внедрили в листья жерухи обыкновенной (Nasturtium officinale) наночастицы, которые позволяют растению в течение четырех часов светиться тусклым, но заметным светом, пишет научно-популярный проект «Элементы».
Профессора Массачусетского технологического института долгое время занимаются нанобионическим изменением растений. Они внедряют в их клетки разные типы наночастиц, пытаясь таким образом придать растениям новые свойства. Одна из целей — создать растения, которые можно будет использовать как источник света. Ученые отметили, что если растения возьмут на себя хотя бы часть уличного и комнатного освещения, это позволит существенно сэкономить электричество. Сейчас на это уходит около 20% всей вырабатываемой электроэнергии.
Для создания светящихся растений ученые используют генетическую модификацию: например, растениям «прививали» ген светлячка, который отвечает за выработку насекомыми светящихся белковых молекул. Этот и другие эксперименты позволили создать растения, которые способны светиться, однако их свечение не было интенсивным.
В результате первых экспериментов ученые получили растения, которые могли светиться около 45 минут. Затем работу продолжили, время свечения удалось увеличить до 3,5 часов.
Исследователи также представили возможность «выключить» излучаемый растениями свет — добавить в воду, в которой стоит росток, катализирующий реакцию окислительный фермент люциферазы. В перспективе это также поможет создать организмы, которые смогут самостоятельно прекращать светиться, реагируя на изменения в окружающей среде — например, при наступлении светлого времени суток.
Ученые считают, что дальнейшая работа над нанобионическими растениями позволит увеличить и время свечения растения, и интенсивность излучаемого света.
Подробнее об исследовании и его результатах читайте в материале «Созданы нанобионические светящиеся растения» научно-популярного проекта «Элементы»
Группа российских ученых создала светящийся табак — Российская газета
Из всех исследований этого года меня больше всего впечатлило такое: группа российских ученых создала светящийся табак. На вид обычное растение, только от листьев, стеблей, цветов и даже корней исходит зеленое свечение, довольно яркое — на фотографиях здорово получается. Но на них не видно, что свечение постоянно меняется, образуя узоры и волны на листьях, позволяя наблюдать внутренние процессы, обычно скрытые от глаз. Красиво!
«Впечатлило забавной бесполезностью? В то время как другие создают вакцины от ковида и спасают мир от прочих опасностей!» — возмутится воображаемый читатель. Нет-нет, совершенно не этим. Вот послушайте чем.
Тут не в табаке дело, хотя наука многим ему обязана, — например, открытием вирусов. Речь о светящихся растениях вообще. В природе их не существует. А согласитесь, нам нечасто удается создать что-то совсем новое, невиданное — во всяком случае, в нашей части Вселенной. И ни одна другая роль не вдохновляет так, как роль творца. Мне кажется, быть творцами новых существ и миров — наша подлинная суть, что-то вроде предназначения, миссии, только обычно ее не очень-то удается выполнить. Это первое, что меня впечатлило, — но не главное.
Светящихся живых существ в природе немало, хотя растений среди них нет. К биолюминесценции способны не только светлячки, но и некоторые виды бактерий и планктона, многие глубоководные обитатели, грибы, медузы.
Ген зеленого флуоресцентного белка, позаимствованный у медузы, в 2000 году «инсталлировали» в геном крольчихи по имени Альба по прихоти «трансгенного художника» Эдуарда Каца. Фотографии светящейся крольчихи тогда обошли все мировые СМИ. Художник, казалось, приоткрыл дверь в далекое будущее. «Уже через несколько десятилетий появятся генетические конструкторы, работать с которыми смогут даже школьники: создавать цветы, рыбок или даже домашних питомцев собственного дизайна» — примерно так лет десять назад предсказывали самые смелые (или безответственные) журналисты. Я тоже такое писал, но, кажется, не слишком в это верил, уже зная на опыте, как медленно меняется мир. Кажется, другие тоже не особенно верили.
Так вот, первые наборы для домашней генной инженерии в этом году уже появились в магазинах — читайте об этом в нашей «Правдивой сказке о трансгенной репке». Не через несколько десятилетий, сейчас. А в школьном аквариуме в классе, где работает моя жена, плавает стайка неразлучных светящихся, генетически модифицированных барбусов. И давно уже никого не удивляет.
Будущее наступает незаметно, но эти незаметные перемены происходят иногда гораздо быстрее, чем кажется даже самым смелым из нас. Для меня понять это было большой радостью — очень уж хочется заглянуть в будущее!
А что же светящиеся растения, какое у них будущее?
Вместо гена медузы, который пересаживали животным, авторы работы перенесли в табак генетический аппарат, обеспечивающий биолюминесценцию грибов, — и табак засиял! Светящиеся растения пытались сделать уже не раз, но медузьи гены не давали должного эффекта: свет был совсем тусклым. Нынешние, кажется, отлично подходят для подсветки помещений. Авторы исследования уже в ближайшие годы обещают нам светящиеся розы и петуньи, так что самое время делать прогнозы, в каком году школьники впервые подарят моей жене светящийся букет. Вы бы на какой год поставили?
Учёные создали светящиеся растения при помощи ДНК грибов
Международная команда учёных из Российской академии наук, Совета по медицинским исследованиям Британии и Австрийского исследовательского института создала светящиеся растения, используя ДНК грибов. Финансирование проекта, результаты которого были опубликованы в научном журнале Nature Biotechnology, осуществил биотех-стартап Planta.
Науке известно более 80 видов грибов, обладающих способностью к биолюминесценции. Изучив механизмы свечения грибов, учёные пришли к выводу, что в их метаболическом цикле участвуют особые ферменты, запускающие «цикл кофейной кислоты». Всего в этом процессе задействованы 4 фермента. На первом этапе два из них превращают кофейную кислоту в промежуточное вещество. Его окисление третьим ферментом приводит к выделению фотона. Четвёртый фермент превращает окислённую молекулу обратно в кофейную кислоту, и цикл повторяется.
Гриб вида Panellus stipticus / YlemЦикл кофейной кислоты в метаболизме грибов / PLANTAПрежде учёные пытались создавать светящиеся растения, например, включая в их ДНК генетическую информацию светлячков. Однако из-за генетического конфликта между видами светящиеся растения не могли надолго сохранять способность к биолюминесценции и нуждались в постоянной «подкормке». Новые светящиеся растения могут производить куда более яркое и стабильное свечение на любом этапе своей жизни. По оценкам исследователей, в процессе превращения кофейной кислоты в лигнин и прочие жизненно важные вещества куст табака производит более миллиарда фотонов в минуту. Согласно ведущим авторам проекта докторам Карену Саркисяну и Илье Ямпольскому, успех их исследования был обусловлен полноценной интеграцией новых ферментов в метаболические циклы растений.
Исследователи считают, что светящиеся растения представляют собой особый интерес для науки. Биолюминесценция привлекает внимание учёных не только как фактор, усиливающий эстетическую привлекательность растений, но и как инструмент для более глубокого изучения их физиологии. Удивительным образом светящиеся кусты табака демонстрируют при помощи свечения разные этапы своего развития и реакции на взаимодействие с окружающим миром. Более молодые фрагменты растения и цветы светятся интенсивнее старых. В то же время более зрелые листы и ветви становятся ярче, когда к ним подносят кожуру зрелого банана, испускающую «стрессовый гормон» – этилен. При длительном наблюдении за модифицированным табаком учёные отметили волнообразные изменения светимости и даже мерцание в различных частях кустов. Исследователи считают, что изменение интенсивности биолюминесценции может отражать не только физиологические циклы, но и активное, и даже отчасти разумное поведение растений, которые взаимодействуют с окружающим миром.
Помимо научной значимости, светящиеся растения могут иметь и практическое применение. В будущем учёные планируют создать биолюминесцентные версии роз, барвинка и прочих декоративных садовых растений, а также научиться регулировать интенсивность их свечения. Вероятно, мысль о замене привычного уличного освещения светящимися растениями кажется слишком фантастической, чтобы стать реальностью, однако излучающие видимую жизненную энергию растения станут приятным дополнением городских ландшафтов.
PLANTAПоделиться в соцсетях
Ученые создают светящиеся растения, используя гены грибов | Биология
Излучающие жуткое зеленое свечение, они выглядят как листва из компьютерной ретро-игры, но на самом деле это светоизлучающие растения, выращенные в лаборатории.
Исследователи говорят, что светящаяся зелень может не только добавить необычность домашнему декору, но и открыть ученым новый способ исследовать внутреннее устройство растений.
«В будущем эту технологию можно будет использовать для абсолютно неинвазивной визуализации активности различных гормонов внутри растений в различных тканях на протяжении всего жизненного цикла растения.Его также можно использовать для мониторинга реакции растений на различные стрессы и изменения в окружающей среде, такие как засуха или травмы травоядными животными », — сказал д-р Карен Саркисян, генеральный директор Planta, стартапа, который руководил работой, и исследователь Имперского колледжа. Лондон.
«Мы действительно надеемся вывести это на рынок через несколько лет, как только мы сделаем их немного ярче, как только мы сделаем декоративные растения с помощью этой новой технологии, и однажды, конечно, они пройдут все существующие правила безопасности, » добавил он.
Многие животные, микробы и грибы — от светлячков до медовых грибов — могут светиться, это явление известно как биолюминесценция. Это происходит, когда ферменты воздействуют на химические вещества, известные как люциферины, в организме, в результате чего энергия выделяется в виде света. Однако биолюминесценция естественным образом не возникает среди растений.
Последнее исследование — не первый случай, когда ученые создают светящуюся зелень — разработка, которая привела к предложениям всего: от уличных фонарей на растительной основе до самосветящихся рождественских елок.Среди предыдущих подходов исследователи доставляли люциферины и ферменты, необходимые для биолюминесценции, в растения с помощью наночастиц, в то время как другие команды внедрили в растения бактериальные гены биолюминесценции.
Однако у этих подходов есть недостатки: доставка люциферина на крошечные частицы дороже и не является самоподдерживающейся, в то время как включение генов бактериальной биолюминесценции связано с громоздким процессом, который приводит только к слабому свечению.Более того, сказал Саркисян, последний подход токсичен для растений.
Новое исследование использует другой подход, используя недавно открытый процесс, с помощью которого грибы излучают свет. Команда говорит, что это важно, поскольку в процессе участвует люциферин, производимый из химического вещества, которое естественным образом присутствует в растениях, — кофейной кислоты.
В статье для журнала Nature Biotechnology Саркисян и его коллеги из России и Австрии сообщают, как они вставили четыре гена из биолюминесцентного гриба Neonothopanus nambi в ДНК растений табака.Эти гены относятся к ферментам, которые через ряд этапов превращают кофейную кислоту в люциферин, который излучает энергию в виде света, прежде чем превратить полученное вещество обратно в кофейную кислоту.
В результате получаются растения, которые светятся зеленоватым оттенком, видимым невооруженным глазом. «Они светятся как в темноте, так и при дневном свете», — сказал Саркисян, добавив, что свет оказался в 10 раз ярче, чем свет, производимый с помощью бактериальных генов.
Команда обнаружила, что место свечения изменялось по мере роста растений, и свечение в целом уменьшалось по мере старения листьев и увеличивалось там, где листья были повреждены.По сообщению группы, цветы производили наибольшее свечение.
Светящиеся цветы. Фотография: Planta / MRC Лондонский институт медицинских наукСаркисян сказал, что в будущем команда сможет вставить грибковые гены в ДНК растения рядом с генами, которые активируются определенными гормонами. «Вы должны видеть свет, исходящий только от тканей, в которых в настоящее время активен гормон», — сказал он.
Гэри Фостер, профессор молекулярной патологии растений в Бристольском университете, который не участвовал в исследовании, сказал, что светящиеся растения будут в основном использоваться учеными, а не для таких приложений, как уличные фонари на основе растений, но тем не менее Добро пожаловать.
«Многие люминесцентные маркерные гены до сих пор требовали специальных источников света и / или камер для визуализации местоположения экспрессии. Представленная здесь система упростит этот процесс », — сказал он.
Профессор Джон Карр из Кембриджского университета также приветствовал эту работу, но сказал, что еще многое предстоит сделать. «Сейчас задача состоит в том, чтобы выяснить, как заставить эту искусственно созданную биолюминесценцию реагировать на определенные факторы окружающей среды, развития, химические или патогенные стимулы», — сказал он.«Это важно, если метод буквально сможет пролить новый свет на фундаментальные биологические процессы».
Ученые создали великолепные светящиеся растения, которые ярко сияют на протяжении всего своего жизненного цикла
Светящаяся оранжерея нашей мечты все еще так далеко, но она просто дразняще подтолкнула ее ближе.
Ученые с помощью генной инженерии создали растение не только с видимым свечением, но и с самоподдерживающимся свечением, которое длится в течение всего жизненного цикла растения.
Это потрясающее улучшение по сравнению с предыдущими светящимися растениями. Он ярче, чем предыдущие генно-инженерные растения табака, и его не нужно подкармливать химическими веществами для поддержания люминесценции. Кроме того, продолжительность свечения намного больше, чем у светящихся растений, полученных с помощью растительной нанобионики.
Конечно, все мы сразу же думаем о захватывающем дух ночном саду в стиле Avatar , сверкающем и мерцающем в темноте, и — в будущем — снижающем нашу зависимость от электрического освещения.
Но светящаяся зелень также может помочь нам понять сами растения — как работает их метаболизм и как они реагируют на окружающий мир.
Команда работала над двумя видами табака. И, в отличие от предыдущих генно-инженерных светящихся растений, в которых использовались биолюминесцентные бактерии или ДНК светлячков, эти растения были созданы с использованием ДНК биолюминесцентных грибов.
«Хотя гены бактериальной биолюминесценции могут быть нацелены на пластиды для создания автолюминесценции, это технически громоздко и не дает достаточного света», — написали исследователи в своей статье.
«Цикл кофеиновой кислоты, являющийся метаболическим путем, отвечающим за люминесценцию у грибов, был недавно охарактеризован. Мы сообщаем об испускании света у растений Nicotiana tabacum и Nicotiana benthamiana без добавления какого-либо экзогенного субстрата с помощью инженерных генов биолюминесценции грибов. в ядерный геном растения «.
Только в конце 2018 года группа исследователей (многие из которых также работали над этим новым исследованием) опубликовала статью о биосинтезе грибного люциферина, соединений, которые вызывают свечение люминесцентных грибов.
Они обнаружили, что эти грибы синтезируют люциферин из соединения, называемого кофейной кислотой, под действием четырех ферментов. Два фермента работают над превращением кофейной кислоты в люминесцентный предшественник; третий фермент окисляет этот предшественник с образованием фотона. Четвертый фермент затем преобразует молекулу обратно в кофейную кислоту, которую можно переработать с помощью того же процесса.
И вот тут начинается самое интересное, потому что кофейная кислота (не имеющая отношения к кофеину) содержится во всех растениях.Это ключ к биосинтезу лигнина, древесного полимера, придающего стенкам растительных клеток жесткость и прочность.
Команда пришла к выводу, что, следовательно, можно было бы генетически сконструировать растения, чтобы перераспределить часть их кофейной кислоты для биосинтеза люциферина, как это наблюдается у биолюминесцентных грибов.
Они объединили свои табачные растения с четырьмя генами грибов, связанных с биолюминесценцией, и тщательно их культивировали. И они обнаружили, что растения светились видимым невооруженным глазом светом от всходов до созревания — без каких-либо видимых потерь для здоровья растения.
«Общий фенотип, содержание хлорофилла и каротиноидов, время цветения и прорастание семян не отличались от табака дикого типа в теплице, за исключением 12-процентного увеличения средней высоты трансгенных растений», — пишут исследователи. в своей статье.
«Это говорит о том, что, в отличие от экспрессии бактериальной биолюминесценции, экспрессия цикла кофейной кислоты не токсична для растений и не накладывает очевидного бремени на рост растений, по крайней мере, в теплице.»
Они обнаружили, что молодые части растения светятся наиболее ярко, а цветы становятся ярче всех. Они производят, по словам исследователей, около миллиарда фотонов в минуту. Этого недостаточно, чтобы читать, но оно достаточно яркое.
По словам исследователей, он также примерно в 10 раз ярче, чем другие светящиеся растения, полученные с помощью генной инженерии. Это не самое яркое растение из всех произведенных; эта честь принадлежит кресс-салату, произведенному учеными из Массачусетского технологического института с использованием метода под названием нанобионика растений, генерировал свечение около триллиона фотонов в секунду … но длилось оно всего 3.5 часов.
Это новое долгосрочное самоподдерживающееся свечение, как обнаружила команда, может служить индикатором того, как растения реагируют на внешнюю среду. Когда, например, они кладут рядом кожуру банана, растения светятся ярче в ответ на испускаемый этилен.
Также наблюдаемое мерцание и волны в свете, вызванные внутренними метаболическими процессами, которые обычно скрыты, — предполагают, что это исследование может быть интересным способом изучения здоровья растений.
«Включая автономное световое излучение, можно отслеживать динамические процессы в растениях, включая развитие и патогенез, реакцию на условия окружающей среды и эффекты химической обработки», — написали исследователи в своей статье.
«Устраняя необходимость экзогенного добавления люциферина или других субстратов, эти люминесцентные способности должны быть особенно полезны для экспериментов с растениями, выращиваемыми в почве».
Тем временем команда работает над расширением исследования.У них есть генетически модифицированные популярные цветущие растения, такие как барвинок, петунии и розы. Они также пытаются добиться еще более яркого свечения и разных цветов. И они думают о гораздо большем.
«Хотя кофеиновая кислота не является естественной для животных, автономная люминесценция также может быть активирована у животных», — писали они.
Не было бы , что было бы чем-то.
Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology .
Инженеры создают растения, которые светятся | MIT News
Представьте, что вместо того, чтобы включать лампу, когда стемнеет, вы можете читать при свете светящегося растения на своем столе.
Инженеры Массачусетского технологического института сделали важный первый шаг к воплощению этой мечты в реальность. Встраивая специальные наночастицы в листья кресс-салата, они заставляли растения излучать тусклый свет в течение почти четырех часов. Они считают, что при дальнейшей оптимизации такие растения однажды станут достаточно яркими, чтобы освещать рабочее место.
«Идея состоит в том, чтобы создать растение, которое будет функционировать как настольная лампа — лампа, которую не нужно включать в розетку. В конечном итоге свет питается за счет энергетического метаболизма самого растения», — говорит Майкл Страно, Углерод P.Даббс, профессор химической инженерии Массачусетского технологического института и старший автор исследования.
По словам исследователей, эту технологию можно также использовать для обеспечения слабого внутреннего освещения или для преобразования деревьев в автономные уличные фонари.
Постдок из Массачусетского технологического института Сон-Йонг Квак является ведущим автором исследования, которое опубликовано в журнале Nano Letters .
Нанобионические растения
Нанобионика растений, новое направление исследований, впервые начатое лабораторией Страно, направлено на придание растениям новых свойств путем внедрения в них различных типов наночастиц.Цель группы состоит в том, чтобы спроектировать заводы, которые взяли бы на себя многие функции, которые в настоящее время выполняются электрическими устройствами. Исследователи ранее разработали установки, которые могут обнаруживать взрывчатые вещества и передавать эту информацию на смартфон, а также растения, которые могут отслеживать условия засухи.
Освещение, на которое приходится около 20 процентов мирового потребления энергии, казалось следующей логической целью. «Растения могут самовосстанавливаться, у них есть собственная энергия, и они уже адаптированы к окружающей среде», — говорит Страно.«Мы думаем, что время этой идеи пришло. Это идеальная проблема для растительной нанобионики ».
Чтобы создать свои светящиеся растения, команда Массачусетского технологического института обратилась к люциферазе, ферменту, который придает светлячкам их сияние. Люцифераза действует на молекулу люциферина, заставляя ее излучать свет. Другая молекула, называемая коферментом А, помогает этому процессу, удаляя побочный продукт реакции, который может ингибировать активность люциферазы.
Команда Массачусетского технологического института упаковала каждый из этих трех компонентов в носитель наночастиц разного типа.Наночастицы, которые сделаны из материалов, которые Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США классифицирует как «обычно считающиеся безопасными», помогают каждому компоненту попасть в нужную часть растения. Они также предотвращают достижение концентраций компонентов, которые могут быть токсичными для растений.
Исследователи использовали наночастицы диоксида кремния диаметром около 10 нанометров для переноса люциферазы, и они использовали более крупные частицы полимеров PLGA и хитозана для переноса люциферина и кофермента А соответственно.Чтобы частицы попали в листья растений, исследователи сначала суспендировали частицы в растворе. Растения погружали в раствор, а затем подвергали воздействию высокого давления, позволяя частицам проникать в листья через крошечные поры, называемые устьицами.
Частицы, выделяющие люциферин и кофермент А, были разработаны для накопления во внеклеточном пространстве мезофилла, внутреннего слоя листа, в то время как более мелкие частицы, несущие люциферазу, проникают в клетки, составляющие мезофилл.Частицы PLGA постепенно высвобождают люциферин, который затем попадает в растительные клетки, где люцифераза выполняет химическую реакцию, заставляющую люциферин светиться.
Первые усилия исследователей в начале проекта дали растения, которые могли светиться около 45 минут, с тех пор они улучшили время до 3,5 часов. Свет, излучаемый одним 10-сантиметровым ростком кресс-салата, в настоящее время составляет примерно одну тысячную от количества, необходимого для чтения, но исследователи полагают, что они могут увеличить излучаемый свет, а также продолжительность света, путем дальнейшей оптимизации концентрации и высвобождения ставки компонентов.
Трансформация растений
Предыдущие попытки создания светоизлучающих растений основывались на генетической инженерии растений для экспрессии гена люциферазы, но это трудоемкий процесс, дающий очень тусклый свет. Эти исследования проводились на растениях табака и Arabidopsis thaliana , которые обычно используются для генетических исследований растений. Однако метод, разработанный лабораторией Страно, можно было использовать на любом типе растений. Пока что они продемонстрировали это с рукколой, капустой и шпинатом в дополнение к кресс-салату.
В будущих версиях этой технологии исследователи надеются разработать способ окрашивания или распыления наночастиц на листья растений, что позволит превратить деревья и другие крупные растения в источники света.
«Наша цель — провести одну обработку, когда растение представляет собой рассаду или зрелое растение, и сохранить ее на протяжении всего срока службы растения», — говорит Страно. «Наша работа очень серьезно открывает двери для уличных фонарей, которые представляют собой не что иное, как обработанные деревья, а также для непрямого освещения вокруг домов.”
Исследователи также продемонстрировали, что они могут выключить свет, добавив наночастицы, несущие ингибитор люциферазы. По словам исследователей, это может позволить им в конечном итоге создать растения, которые отключают излучение света в ответ на такие условия окружающей среды, как солнечный свет.
Исследование финансировалось Министерством энергетики США.
Что случилось с Kickstarter Glowing Plant?
Последнее обновление пришло тихо во вторник вечером.«С сожалением вынужден сообщить, что мы достигли важной точки перехода», — написал Энтони Эванс, создатель проекта Glowing Plant. Эта «переходная точка» была скорее конечной точкой: у проекта закончились деньги. Конец поисков генетической инженерии растения, светящегося в темноте.
Четыре года назад проект Glowing Plant собрал на Kickstarter почти полмиллиона долларов, что легко превзошло его первоначальный запрос в 65 000 долларов. Конечно, было. Представленное видение было такой мощной фантазией.«Что, если, — спросил Эванс, перекрывая громкую музыку в видеоролике, — мы будем использовать деревья для освещения наших улиц вместо уличных фонарей?» Что, если бы вы могли получить освещение без электричества? Что, если бы мир природы светился, как в Avatar ?
Это романтическое видение так идеально воплотило в себе обещания синтетической биологии, области, которая рассматривает мир природы как еще одну систему, которую нужно спроектировать и спроектировать. В этом случае синтетическая биология стала возможным решением одной из самых острых мировых энергетических проблем: производства электроэнергии.К тому же это звучало чертовски круто.
Кампания на Kickstarter только обещала своим спонсорам небольшое светящееся растение в горшке, и я сомневаюсь, что многие спонсоры действительно питали иллюзии о деревьях, освещающих ночное небо в ближайшее время. Но поддержка проекта была небольшим способом купить гораздо более грандиозное видение.
«Многие биотехнологические стартапы терпят неудачу. Я думаю, что этот, возможно, больше разочаровывает меня и других из-за того, что он, кажется, представляет ».«Многие биотехнологические стартапы терпят неудачу. Я думаю, что этот, возможно, больше разочаровывает меня и других из-за того, что он, кажется, представляет », — говорит Тодд Куикен, научный сотрудник Центра генной инженерии и общества Университета Северной Каролины, который также участвовал в кампании проекта на Kickstarter.Светящиеся растения были одним из первых проектов в области синтетической биологии, который по-настоящему захватил воображение публики.
В то время, когда «генетически модифицированный организм», или ГМО, является такой отравленной фразой, успех краудфандинга, казалось, предполагал, что распространенному, хотя и смутному недоверию генетической модификации можно противопоставить чувство удивления перед сияющим растением. (Однако по мере роста кампании на Kickstarter экологические группы вызвали вопросы, и сайт краудфандинга позже запретил раздачу генетически модифицированных организмов.)
Команда также столкнулась с суровыми реалиями проектирования даже небольшого светящегося завода. «Мы не ожидали появления некоторых неизвестных технических проблем, с которыми мы столкнемся», — сказал мне Эванс. (Впрочем, многие ученые в то время скептически относились к графику проекта.) Эванс — магистр делового администрирования с опытом работы в мобильных приложениях, хотя двое его соучредителей, которые с тех пор покинули проект, имели опыт работы в синтетической биологии.
Чтобы растение хорошо светилось, исследовательской группе пришлось вставить шесть генов.Но у них никогда не получалось получить все шесть сразу. В лучшем случае некоторые растения светились очень тускло. (Фотография светящегося растения выше сделана с длительной выдержкой, поэтому оно кажется намного ярче, чем есть на самом деле.) Эванс говорит, что теперь он понимает, что пытается вставить шесть генов в сложный организм, такой как растение, а не в одноклеточные бактерии или дрожжи — было преждевременным.
Вот почему TAXA, компания, которую Эванс основал для работы над светящимися растениями, в конечном итоге обратилась к созданию генетически модифицированного мха, пахнущего пачули, чтобы субсидировать продолжающиеся исследования светящихся растений.Мох — более простой организм. У них вырос душистый мох, но последний пучок был заражен, и его нельзя было отправить покупателям. Без мха не было возможности продолжать финансирование компании. Именно тогда Эванс понял, что светящихся растений не бывает.
«Я действительно боюсь разочаровать того 16-летнего парня, который увидел это и вообразил прекрасное светлое будущее, измученное и разочаровывающее людей», — говорит он. Несмотря на то, что несколько разгневанных сторонников просят вернуть деньги, большинство комментариев по обновлению Kickstarter до сих пор были одобрительными.В рамках проекта регулярно предоставлялись подробные сведения о сложности проектирования заводов. Последнее обновление было его 67-м.
«Светящийся завод был культовым».За четыре года, прошедшие с момента основания Glowing Plant, синтетическая биология привлекла внимание инвесторов. «Glowing Plant был культовым», — говорит Райан Бетенкур, программный директор IndieBio, акселератора для стартапов в области биологии. «Это была одна из тех вещей, которые заставили меня понять, что пришло время начать развивать синтетическую биологию». Между тем технология секвенирования и синтеза ДНК только подешевела.
Недавно стартапы в области синтетической биологии, такие как Bolt Threads и Ginkgo Bioworks, собрали десятки миллионов долларов. Синтетическая биология имеет реальный потенциал разрушить обширные сети того, как мы получаем вещи — одежду, еду, энергию, — но эти две компании также используют романтическое видение того, что такое природа и что она может быть. Bolt Threads торгует очарованием паучьего шелка. Недавно он представил галстук стоимостью 314 долларов, сделанный из паучьего шелка, произведенный в чанах и пряденный на машине. Ginkgo Bioworks производит ароматизаторы и ароматизаторы; он заигрывал с идеей создания духов из воскрешенных цветов ледникового периода.
Обе компании также работают с генетически модифицированными дрожжами — простыми одноклеточными организмами, которые Glowing Plant превзошла.
Светящиеся растения вызывают споры | Природа
Критики недовольны запланированным выпуском искусственно созданного организма.
Табачный завод, светящийся в темноте, был впервые изобретен учеными в 1980-х годах.Предоставлено: Science / AAAS
Среди множества проектов по привлечению краудсорсингового финансирования на веб-сайте Kickstarter на этой неделе — вяленая говядина Кобе премиум-класса, клавишный инструмент, называемый арфой, и небольшое листовое растение, которое будет светиться в темноте с помощью синтетико-биологические методы.
Проект «Светящееся растение», кампания по сбору средств которого завершается 7 июня, направлена на создание талайского кресс-салата Arabidopsis thaliana , излучающего слабый зелено-синий свет, наделив его генетическими схемами светлячков.Если некоммерческий проект увенчается успехом, тысячи сторонников получат семена для посадки морозостойких сорняков там, где они пожелают.
У правительства США нет проблем с этой перспективой, однако некоторые эксперты и наблюдатели в отрасли нервничают. Они опасаются, что распространение растений может создать прецедент для неконтролируемого высвобождения синтетических организмов и может способствовать негативному восприятию общественностью синтетической биологии — новой экспериментальной дисциплины, которая вовлекает генно-инженерные организмы для выполнения полезных задач.
Проект, основанный в районе залива Сан-Франциско в Калифорнии, был задуман как публичная демонстрация синтетической биологии с использованием программного обеспечения для записи генов и созданных в лаборатории молекул ДНК. Эти усилия также отражают движение «DIY биологии», которое стремится сделать биотехнологию более доступной для общественности. «Основная цель проекта — вдохновить людей и рассказать людям об этой технологии», — говорит предприниматель и соучредитель проекта Энтони Эванс.
Он и его коллеги — Омри Амирав-Дрори, основатель компании Genome Compiler, занимающейся разработкой программного обеспечения для синтетической биологии, в Беркли, Калифорния, и Кайл Тейлор, бывший аспирант биологии Стэнфордского университета в Калифорнии — решили заставить Arabidopsis светиться, потому что подвиг казался достижимым в простой гаражной лаборатории.«В кругах синтетической биологии есть люди, которые зевают, глядя на то, что мы делаем», — говорит Эванс.
Заставить растения светиться стало возможным с 1980-х годов, когда ученые добавили в табачное растение ген, кодирующий фермент люциферазу светлячка. При опрыскивании химическим субстратом люциферином растение временно светилось (D. W. Ow и др. Science 234, 856–859; 1986). В 2010 году другая группа разработала табачное растение, имеющее собственное слабое свечение, вместо этого используя бактериальные гены (A.Кричевский и др. PLoS ONE 5, e15461; 2010). Также в 2010 году команда из Кембриджского университета, Великобритания, создала генетическую цепь в бактериях, которая вырабатывает люциферазу и люциферин светлячков, так что бактерии непрерывно светятся (go.nature.com/4nxcao). Команда Glowing Plant планирует настроить гены в этой цепи, чтобы они работали в растениях.
Более 7 700 сторонников проекта также будут награждены наклейками, футболками с изображением светящихся растений или вазами с лампочками.Проект достиг своей первоначальной цели по сбору средств в размере 65 000 долларов США на несколько недель раньше и превысил отметку в 400 000 долларов 28 мая. Имея дополнительные деньги, Эванс и его команда тоже попытаются создать светящиеся розы. Они не берут зарплату, занимают лаборатории и теплицы. «Это действительно положительный сигнал для синтетической биологии, что существует большой консенсусный интерес к объектам, созданным с помощью генной инженерии», — говорит Маккензи Коуэлл, основатель компании Genefoo, занимающейся поставками биотехнологий в Сан-Франциско. Он вложил в эту работу 250 долларов.
Но Дрю Энди, синтетический биолог из Стэнфордского университета, задается вопросом, сколько света действительно могут излучать растения, учитывая ограничения на способность растений собирать энергию Солнца и преобразовывать ее обратно в свет. «Не говоря уже о генной инженерии — что говорят физики о осуществимости проекта?» он говорит.
«Это законно?» — спрашивает сайт проекта Kickstarter с ответом «Да, это так!» Эванс говорит, что он и его команда связались со Службой инспекции здоровья животных и растений (APHIS) Министерства сельского хозяйства США, которая регулирует генетически модифицированные (ГМ) растения, если в работе участвуют патогены растений.Основное беспокойство агентства заключалось в том, будет ли ДНК патогена Agrobacterium использоваться для вставки чужеродных генов, как это часто делается в случае с генетически модифицированными растениями. «Что касается синтетических биопрепаратов, если они не представляют опасности для растений, APHIS не регулирует это», — сказал представитель Nature .
Чтобы обойти эту проблему, команда Glowing Plant будет использовать Agrobacterium только во время подготовительных работ с генетической цепью люциферазы. Когда растения будут выращиваться для распространения, команда будет переносить гены в клетки с помощью баллистического устройства, называемого генной пушкой, процесс, который департамент сельского хозяйства считает выходящим за рамки своей компетенции (см. Nature 475, 274–275; 2011).
Подобные обходные маневры требуют тщательного изучения, говорит Тодд Куикен, изучающий вопросы синтетической биологии в Международном центре ученых Вудро Вильсона, аналитическом центре в Вашингтоне. Хотя его мало беспокоят улицы, выложенные светящимся арабидопсисом , он считает, что отсутствие контроля над будущими более рискованными проектами может оказаться проблематичным.
И Эллисон Сноу, эколог из Университета штата Огайо в Колумбусе, которая изучает риски, связанные с ГМ-растениями, говорит, что синтетическим биологам не будет никакой пользы для связей с общественностью, если растения попадут в дикую природу.По ее словам, люди с большей вероятностью поддержат синтетическую биологию, если она будет связана с лечением болезней или чистым биотопливом. «Это такая легкомысленная заявка», — говорит она (см. «Биолюминесцентный бум»).
Некоторые уже взбесились. ETC Group, канадская организация давления в Оттаве, имеющая историю противодействия применениям синтетической биологии, начала кампанию против проекта и рассматривает юридические варианты, чтобы остановить его.
Эванс говорит, что команда, вероятно, создаст тип Arabidopsis , который выживет только при условии введения пищевой добавки, что снижает вероятность распространения.И команда планирует провести публичный диалог по этическим, правовым и экологическим вопросам проекта, прежде чем отправлять какие-либо семена. «Это кампания по сбору средств», — говорит он. «Дело не в фактическом выпуске завода».
Биолюминесцентная штанга
Проект Glowing Plant — не единственный проект по изучению общедоступных генетически модифицированных организмов. Трансгенные рыбки данио ( Danio rerio ), которые продуцируют флуоресцентный белок, присутствуют на рынке с 2003 года, хотя их продажа не разрешена в Европейском Союзе, Канаде, Австралии или Калифорнии.А BioGlow, коммерческое предприятие в Сент-Луисе, штат Миссури, в прошлом году проинформировало министерство сельского хозяйства США о планах по производству светоизлучающих растений, но компания не обнародовала некоторые подробности.
Об этой статье
Цитируйте эту статью
Каллавей, Э. Светящиеся растения вызывают споры. Nature 498, 15–16 (2013). https://doi.org/10.1038/498015a
Ссылка для скачивания
Дополнительная литература
Секвенирование транскриптомов и филогенетический анализ четырех видов люминесцентных жуков
- Кай Ван
- , Вэй Хун
- , Хэнву Цзяо
- и Хуабинь Чжао
Научные отчеты (2017)
Биотехнология: независимая полоса
Природа (2013)
Светящиеся в темноте растения и другие биолюминесцентные существа
PlantaСветящиеся в темноте растения
Группа ученых создала растения, которые светятся в темноте, свечение называется биолюминесценцией и встречается у множества различных насекомых, море существа и даже грибы.
Ученые заставляли растения светиться, вводя в них ДНК светящихся грибов.
В их отчете в журнале Nature Biotechnology говорится, что они обнаружили растения, у которых ДНК грибов непрерывно светилась на протяжении всего их жизненного цикла, от всходов до созревания.
Но зачем они это сделали? Что ж, говорят, новое открытие можно использовать для создания светящихся цветов, светящихся цветов и других декоративных растений.
Что такое биолюминесценция?
Это когда живые существа создают и излучают свой собственный свет.
Его используют многие морские существа, бактерии, грибки и некоторые насекомые, например светлячки.
Чтобы наслаждаться сайтом CBBC Newsround в лучшем виде, вам необходимо включить JavaScript.
Биолюминесцентные водоросли в Джервис-Бей, Австралия, светятся на очаровательном ночном дисплее.Свет образуется в результате химической реакции в организме животного.
Свечение используется по разным причинам, в том числе для общения друг с другом, поиска добычи, укрытия от хищников или предупреждения о них, а также для привлечения партнера.
Целых 76 процентов морских животных являются биолюминесцентными, производя свой собственный свет в результате ряда химических реакций или содержащих бактерии, излучающие свет.
Вот несколько удивительных биолюминесцентных существ.
Getty ImagesМорские светлячки в Японии — на самом деле это тысячи крошечных светящихся креветок, которые живут на мелководье
Getty ImagesГребенчатые медузы освещают темные воды океана недалеко от Бали в Индонезии
Getty ImagesЭти забавные флуоресцентные зеленые грибы могут можно найти на Борнео
Getty ImagesЭто прекрасное зрелище вызвано миллионами крошечных биолюминесцентных планктонов в воде в этом мангровом лесу в Таиланде.
Getty ImagesСветлячки могут включать и выключать свет и использовать последовательность вспышек для связи с каждым из них. прочее
Живые ночники: Успехи в создании светящихся в темноте растений.
От факелов до галогенных уличных фонарей — на протяжении тысячелетий мы искали способы освещать ночь. Теперь, с помощью гриба, возможно, когда-нибудь сами деревья осветят нам путь. Используя четыре гена, которые заставляют гриб светиться в темноте, группа международных ученых создала табачные растения, которые излучают зеленый свет, вызывая причудливые представления о нашем будущем.
Исследование использует способность гриба Neonothopanus nambi освещать ночь в его родных бразильских лесах.Используя тип молекулярной машины, называемой ферментом люциферазы, гриб излучает свет в качестве побочного продукта своего метаболизма. Люциферазы обнаружены у ряда различных биолюминесцентных организмов (существ, излучающих свет), таких как светлячки, планктон и медузы. Создавая гены светящихся в темноте грибов в растении, ученые могут создавать биолюминесцентные растения. Примечательно, что это не первый случай, когда ученые создают светящиеся в темноте растения. Предыдущие подходы использовали люциферазы из бактерий, но молекулярные продукты были токсичными для растений.С другой стороны, люцифераза грибов участвует в цикле кофейной кислоты, химическом цикле, который уже присутствует во всех растениях, и, по-видимому, не вредит растениям.
Помимо потенциального воплощения научно-фантастических фантазий о светящихся деревьях, подобных тем, которые показаны в «Аватаре» (2009), технология биолюминесцентных растений может улучшить наше понимание развития растений и болезней. Активно растущие части растения светятся ярче, чем исходная биолюминесценция, в то время как участки повреждения приводят к снижению светового излучения.Кроме того, эта новая технология позволит исследователям измерять метаболизм растений в ответ на различные воздействия окружающей среды.