: 04.09.2025
Уже реальность: растения-«лампочки» с подзарядкой от солнца
Биолюминесценция – свечение живых организмов – буквально завораживала людей на протяжении веков. Мягкое зеленое свечение испускают некоторые грибы, фитопланктон мерцает искрящимся синим светом, а «лампочки» жуков-светляков еще и мигают… Сейчас ученые разрабатывают способы использовать это природное явление для создания «осветительных приборов» на основе растений
«Живая лампочка» – идея не новая. Ученые уже успешно делали это, встраивая в растения с помощью методов генной инженерии соответствующие гены светящихся организмов. Правда, методы эти сложные и затратные, а само свечение получалось слабым и, как правило, только зеленого цвета, поскольку разнообразие биолюминесцентных генов невелико.
Ученые из Китая пошли другим путем: они использовали частицы люминофора с послесвечением, в качестве которого выступило химическое соединение – алюминат стронция, активированный европием и диспрозием. Подобные люминофоры сейчас используют в светящихся в темноте игрушках. Это конкретное соединение медленно отдает поглощенную энергию (солнечную, УФ) в виде свечения зеленого цвета. Частицы люминофора дополнительно покрыли фосфатами для повышения устойчивости к действию воды и лучшей биосовместимости.
Люминофор – это вещество или пигмент, способный накапливать энергию от внешнего источника света, а затем излучать ее в виде свечения. Этот безопасный и экологичный материал используют для создания светящихся красок, пластиков, керамики, а также в производстве светотехнических изделийПодобные частицы люминофора в принципе могут обеспечить хорошее свечение широкого цветового спектра, но разместить их в листьях живого растения очень непросто. Сначала исследователи определили оптимальный размер частиц – около 7 мкм, что примерно соответствует размеру клетки крови эритроциту. Более мелкие, наноразмерные частицы легко перемещаются внутри растения, но зато и светят тусклее, а более крупные неравномерно распределяются внутри листьев.
Ученые ввели люминофор в ткани нескольких видов растений, при этом на основе предварительного анализа ожидалось, что наиболее подходящими окажутся растения не из группы суккулентов. Однако неожиданно для экспериментаторов в лидеры вышла эхеверия мебина (Echeveria mebina) – популярное комнатное растение из семейства толстянковых, суккулент с розеткой толстеньких зеленых листочков. Узкие, однородные и равномерно распределенные каналы внутри листа растения способствовали более эффективному распределению частиц люминофора, обеспечивая яркую и равномерную люминесценцию.
Суккуленты – растения, приспособленные к накоплению и хранению воды в своих тканях, способные выживать в условиях засушливого климата. Они не связаны общим происхождением, а схожесть их черт – результат адаптации к условиям пустынь или сухих горных местообитаний. К суккулентам относятся кактусовые, агавы, толстянковые, алоэ, молочаиЧастицы люминофора диффундировали из места инъекции по всему листу длиной 1–12 см примерно за 6 сек, при этом растения выглядели неповрежденными и «чувствовали себя» хорошо. После пары минут под светодиодным освещением (~360 люкс) модифицированные растения светились в темноте около часа. После действия яркого солнечного света (~10 тыс. люкс) растения светились намного ярче и дольше (до двух часов).
Выяснилось, что модифицированные растения эхеверии также способны сохранять оптическую информацию. Когда исследователи «нарисовали» на поверхности живого листа картинку с помощью трафарета и облучения УФ-светом, она светилась в темноте более двух минут.
Ученые также создали светящуюся «стену» из нескольких десятков модифицированных растений, света от которой было достаточно для чтения. Модифицировав методику, они создали образцы растений с видимым синим, красным и сине-фиолетовым послесвечением, расширив спектр люминесценции до основного видимого диапазона (400–650 нм).
Нужно отметить, что «изготовление» каждого светящегося растения занимает всего около 10 минут, а его себестоимость – около 1,4 доллара США, что открывает широкие перспективы к коммерциализации новой разработки и созданию необычных систем освещения на основе растений.
Фото: https://www.flickr.com
Публикации по теме:
ГМО и другие генетические тайны селекции растений
Пластиды: от растений до морских слизней и мозговых паразитов
: 04.09.2025 
