Přirozená bioluminiscence je málo prozkoumána. Až donedávna byl plně dešifrován pouze mechanismus luminiscence bakterií. Pokusy o vytvoření stabilně svítících rostlin pomocí bakteriálního systému však byly neúspěšné.

Před více než rokem vědci z ruské vědecké společnosti Planta zjistili všechny komponenty potřebné pro bioluminiscenci v houbách. Poprvé byl úplně dešifrován luminiscenční mechanismus v komplexním mnohobuněčném organismu.

V nové práci autoři objevu ukazují, že luminiscenční systém hub může být účinně přenesen na rostliny. Jimi vytvořené transgenní tabákové rostliny svítí minimálně desetkrát jasněji ve srovnání s předchozími experimenty.

Zelená záře pochází z listů, stonků, kořenů a květů, lze ji vidět pouhým okem a lze ji vyfotografovat běžnými fotoaparáty a chytrými telefony. Důležité je, že stálá záře nebrání rostlinám růst a normálně se vyvíjet.

„Všimli jsme si, že metabolismus bioluminiscenčních hub a obyčejných rostlin má hodně společného. A nyní jsme úspěšně přenesli DNA potřebnou pro luminiscenci z hub na rostliny a vytvořili jsme tak rostliny se stabilní luminiscencí, která překonává v záři všechny předchozí přístupy,“ uvádí tisková zpráva Ruské vědecké nadace, podporující výzkumy, slova Ilji Jampolského, vedoucího projektu na grant Ruské vědecké nadace, doktora chemických věd a vedoucího oddělení biomolekulární chemie v Ústavu bioorganické chemie M. M. Šemjakina a J. A. Ovčinnikova

Ruské akademie věd.

Na rozdíl od jiných široce používaných typů bioluminiscence nejsou díky novému přístupu nutná k udržení stabilní luminiscence žádná chemická činidla. Rostliny obsahující houbovou DNA svítí nepřetržitě po dobu celého životního cyklu, od klíčení až po kvetení. Záře se neustále mění, může na listech rostliny vytvářet neobvyklé vzory a vlny, což poprvé umožňuje pozorovat vnitřní procesy, které jsou obvykle našim očím nedostupné.

„Zvýšení luminiscence je pozorováno nějaký čas po úsvitu a okamžitě při přechodu do tmy, a pokud zhasnete světlo na několik dní, pak ,vlny‘ luminiscence pokračují určitou dobu podle interních ,biologických hodin‘ rostliny. Až do vývoje svítících rostlin bylo možné o studiu dynamiky

metabolismu pouze snít. Nová technologie nám umožňuje vyhodnotit fenolický metabolismus v minutových časových intervalech a získat informace o lokalizaci procesů s milimetrovou přesností,“ říká jeden z autorů výzkumu, ředitel Botanické zahrady Moskevské státní univerzity, doktor biologických věd Vladimir Čub.

Dříve vědci zjistili, že houby používají ke svícení fenolickou látku, kyselinu kávovou, která je také přítomna v rostlinách. Aby se objevilo světlo, musí kyselina kávová projít metabolickým cyklem s účastí čtyř enzymů. Dva enzymy přeměňují kyselinu kávovou na složitější molekulu, která je pak oxidována třetím enzymem s emisí fotonu a vzniká záře. Jiný enzym převádí reakční produkt zpět na kyselinu kávovou a cyklus uzavírá. Pro vytvoření svítících rostlin stačilo, aby vědci přenesli pouze čtyři geny z hub na rostliny.

Autoři prováděli experiment na dvou typech tabáku, vědci však uvádějí, že bioluminiscenční systém, který vytvořili, lze snadno přenést i na jiné rostliny.

Tento objev najde podle autorů široké uplatnění ve vědě. Vědci budou moci použít vyzařování světla k pozorování vnitřních procesů v rostlinách. Může být také použito k vytvoření svítících květin, stromů a jiných okrasných rostlin. Projekt předpokládá vytvoření komerčního produktu, takže je docela možné, že si brzy budeme moci koupit pokojové rostliny, které budou svítit ve tmě.