de Cristina Cristache

Cercetătorii de la Universitatea din Cambrige vor să creeze arbori bioluminescenţi, meniți să înlocuiască pe viitor lumina electrică stradală. Pentru ca această idee să devină realitate s-au făcut experimente asupra licuricilor, pentru a determina ce anume îi face să strălucească în întuneric şi dacă din punct de vedere genetic este posibilă implantarea bioluminescenţei şi la alte organisme, precum plantele.

Rezultatele preliminare sunt promiţătoare

Oamenii de ştiinţă au folosit gene de la licurici şi o formă specială de bacterii marine strălucitoare pentru a crea „BioBricks” - cărămizi genetice care pot fi inserate într-un genom. După introducerea genelor modificate într-un eşantion de bacterii E-coli, acestea au fost capabile să producă o gamă de culori, creând o lumină vie, suficient de luminoasă pentru citit. Efectul de strălucire a fost obţinut prin conceperea unei substanţe ce se stabilizează rapid la un nivel mai scăzut de energie, ajungând să emită un singur foton. Deocamdată nu există vreun copac luminos, însă echipa de cercetare, condusă de geneticianul Theo Sanderson, afirmă că rezultatele preliminare sunt promiţătoare. „Noi nu am creat acum copaci bioluminescenţi, dar am decis să facem cercetări ce vor permite să fie folosită în viitor bioluminescenţa mai eficient”, a declarat Sanderson.

Este o alternativă ecologică și estetică

Copacii ar putea fi folosiţi ca variantă economică a iluminatului stradal. Procedeul ar fi util şi în cazul celor cu locuinţe neconectate la reţeaua de energie electrică, dar şi acolo unde plasarea stâlpilor de înaltă tensiune este imposibilă. Descoperirea poate avea un potenţial comercial uriaş dacă ar înlocui sistemul de iluminat stradal clasic cu unul natural, autosustenabil şi prietenos cu mediul. Tehnologia ar putea fi folosită chiar şi pentru conceperea unor indicatoare stălucitoare.

În plus, o asemenea alternativă este şi ecologică, iar procesul de obţinere a fotonilor pe cale biologică este extrem de eficient energetic.

Specialiştii iau în calcul şi posibilitatea implantării aceleiaşi tehnologii şi pe alte specii de plante, precum algele, caz în care obţinerea energiei ar putea fi valorificată utilizând lumina solară.

Topul organismelor bioluminescente

Toate aceste experimente ale specialiştilor au avut totuşi un punct de pornire: natura. În mediul înconjurător există numeroase plante şi animale ce au proprietatea de a crea lumină prin diverse tehnici. Iată care sunt cele mai renumite dintre acestea:

• licuricii (Photinus pyralis) - licuriciul sau gândacul luminos luminează prin corp, pentru a-şi atrage perechea. Pentru a lumina, licuricii deţin celule specializate în abdomen;
• viermele strălucitor (Lampyris noctiluca) este o rudă a licuriciului. Femela străluceşte, iar masculul, nu;
• ciuperca strălucitoare (Mycena lux-coeli) creşte în Japonia şi străluceşte în întuneric. Efectul se datorează unei reacţii chimice ce formează un pigment ce emite o lumină de culoarea verde;
• calmarul cu coada tăiată din Hawaii (Euprymna scolopes) devine partener cu bacteria luminoasă Vibrio fischeri, adăpostind colonii întregi în organe speciale, pentru ca apoi să le controleze şi să le direcţioneze luminozitatea;
• meduza cu alarmă (Atolla wyvillei) luminează când este capturată de prădător. Această lumină uimitoare este cunoscută drept „alarmă pentru tâlhari”;
• ciuperca-lanternă (Omphalotus olearius) - acest fungus îşi elimină deşeurile prin lamele, iar unele dintre acestea strălucesc. Deşeurile conţin enzime comune la bioluminescenţă, precum licuriciul;
• Panellus luminescent (Panellus stipticus) este o ciupercă ce are lamele luminoase, ce se regăseşte pe un soi de copaci cu lemn de esenţă tare;
• Ctenophore bathocyroë este un ctenofor ce trăiește în toate mările, la adâncimi medii, şi produce o lumină de culoare albastră sau verde;
• dinoflagelatele trăiesc în planctonul marin şi uneori se găsesc într-un număr atât de mare, încât colorează apa în roşu;
• meduza de cristal (Aequorea victoria) este un organism bioluminescent marin, ce trăiește în apele din zona coastei vestice a Americii de Nord.

Oamenii de ştiinţă din Taiwan au descoperit că introducerea unor nanoparticule de aur în frunzele copacilor a dat clorofilei acestora o strălucire roşie. Sub o lumină ultravioletă, nanoparticulele străluceau cu o lumină albastră

Olandezul Daan Roosegaarde şi cercetătorul Alexander Krichevsky au combinat ADN-ul unor bacterii marine luminescente cu cloroplastele unor plante de interior, pentru a înlocui iluminatul public cu plante bioluminescente

Explicaţia fenomenului

Bioluminescenţa reprezintă procesul biologic de producere a luminii de organismele vii. Este un fenomen destul de răspândit în natură, de la bacterii până la vertebrate. Randamentul acestei iluminaţii reci este extrem de ridicat (98%-99%) faţă de cel al surselor de lumină caldă (35%-45%). În organismele bioluminescente se sintetizează o substanţă fotogenă numită luciferină, care, sub acţiunea oxigenului şi a enzimelor catalizatoare (luciferaze), se oxidează. Reacţia este exotermă, iar modificarea energiei libere este folosită pentru a excita o moleculă la o stare foarte bogată în energie. Pentru revenirea moleculei astfel excitate la starea de bază se produce o emisie de lumină. Prima explicaţie ştiinţifică a bioluminescenţei a fost elaborată în 1672 de fizicianul Robert Boyle, iar în 1885, francezul Dubois a realizat o cultură de fotobacterii, ce a fost folosită ca o lampă cu lumină continuă la expoziţia internaţională din anul 1900, de la Paris. La lumina ei rece se putea citi şi chiar face fotografii. Mult mai târziu, luciferina şi luciferaza au fost extrase din licurici și cristalizate de cercetătorii W.D. Mc Elroy şi colegii săi. (Dana Purgaru)