Svet ako z Avatara už nie je sci-fi. Vedci vytvorili rastliny, ktoré žiaria vlastným svetlom, raz môžu osvetľovať mestá

Jemná zelená žiara vychádzajúca z listov pripomína skôr svet filmu Avatar než bežnú mestskú ulicu. Experimenty z posledných rokov však ukazujú, že rastliny možno skutočne premeniť na živé zdroje svetla.

Jednu z ciest predstavili už v roku 2017 inžinieri z Massachusettského technologického inštitútu (MIT). Ako vtedy informoval univerzitný spravodajský portál MIT News, do listov žeruchy dopravili pomocou nanočastíc látky potrebné na bioluminiscenčnú reakciu. Rastlina následne dokázala v tme niekoľko hodín slabo žiariť.

„Víziou je vytvoriť rastlinu, ktorá bude fungovať ako stolná lampa. Lampa, ktorú nemusíte zapojiť do zásuvky. Svetlo je napokon poháňané energetickým metabolizmom samotnej rastliny,“ vysvetľoval profesor chemického inžinierstva Michael Strano.

Od svetlušiek k svietiacim listom

Pri experimente MIT zohral kľúčovú úlohu enzým luciferáza, ktorý stojí aj za žiarou svetlušiek. Spolu s luciferínom a koenzýmom A ho vedci pomocou rôznych nanočastíc dostali na potrebné miesta v listoch.

Prvé pokusy priniesli svetlo približne na 45 minút, neskôr sa vedcom podarilo dobu predĺžiť na približne tri a pol hodiny. Výsledok však mal zásadné obmedzenie. Desaťcentimetrová žerucha vyžarovala iba približne tisícinu množstva svetla potrebného na pohodlné čítanie.

Experiment napriek tomu ukázal, že živá rastlina môže fungovať ako biologický svetelný systém. Rovnaký postup vedci skúšali aj na rukole, kapuste či špenáte a uvažovali, že jedného dňa by podobne upravené stromy mohli poskytovať časť osvetlenia vo verejnom priestore.

Nevýhodou tejto metódy bolo, že rastlina si látky potrebné na svietenie nedokázala vyrábať sama. Museli jej ich dodať výskumníci. Ďalšia vetva vývoja preto stavila na zásadnejší zásah: genetickú úpravu.

Rastliny, ktoré si svetlo vytvoria samy

Vývoj sa odvtedy výrazne posunul. Vedci dokážu do rastlín vložiť gény a biochemické mechanizmy, vďaka ktorým môže svetlo vznikať bez opakovaného dodávania potrebných látok zvonka.

Európsky spravodajský portál Euronews informoval o čínskych výskumníkoch, ktorí predstavili geneticky upravené rastliny schopné viditeľne svietiť v tme. Podľa ich údajov sa technológiu podarilo použiť pri viac ako 20 druhoch vrátane orchideí, slnečníc a chryzantém.

Za projektom stojí okrem iných Li Renhan, zakladateľ biotechnologickej spoločnosti Magicpen Bio. Inšpiráciu podľa vlastných slov našiel už v detstve pri svetluškách.

„Chceli sme preniesť gény zo živočíchov, napríklad zo svetlušiek, do rastlín, aby mohli v noci tiež svietiť. Predstavte si údolie plné svietiacich rastlín v tme. Bolo by to, akoby sme priniesli svet Avatara na Zem,“ povedal.

Výskumníci vidia využitie nielen v turistických atrakciách či záhradnom dizajne. Bioluminiscenčné rastliny by podľa nich mohli v budúcnosti poskytovať slabé osvetlenie v parkoch a na ďalších verejných miestach bez elektrických rozvodov.

„Tieto rastliny nepotrebujú elektrinu. Potrebujú iba vodu a hnojivo. Šetria energiu, znižujú emisie a môžu v noci osvetľovať mestá,“ tvrdí Li.

Pouličné lampy zatiaľ nenahradia

Medzi rastlinou, ktorá je v tme viditeľná, a stromom schopným osvetliť chodník je však stále veľký rozdiel.

Ako upozornil český spravodajský portál Aktuálně.cz, intenzita súčasných bioluminiscenčných rastlín zostáva hlboko pod úrovňou potrebnou na skutočné funkčné osvetlenie. Najbližšie praktické využitie preto odborníci vidia skôr v okrasnom záhradníctve, umeleckých a vzdelávacích inštaláciách či experimentálnych biologických senzoroch.

Technológia sa už pritom dostala aj mimo laboratórií. V Spojených štátoch sa predáva geneticky upravená bioluminiscenčná petúnia spoločnosti Light Bio, ktorá dokáže jemne žiariť počas svojho životného cyklu. Najvýraznejšie svetlo vydávajú jej kvety.

Vedci skúšajú aj metódy, pri ktorých rastlina svetlo sama biologicky nevyrába. Aktuálně.cz pripomína experiment MIT z roku 2021 s takzvaným svetelným kondenzátorom. Výskumníci vložili do listov nanočastice schopné absorbovať svetlo a následne ho určitý čas postupne vyžarovať. Rastlina tak fungovala skôr ako živý svetelný akumulátor.

Po krátkom „nabití“ mohli upravené rastliny niekoľko minút svietiť a proces bolo možné zopakovať. Vedci tento princíp skúšali napríklad na bazalke, žeruche či tabaku.

Čítajte viac

Našli tvora, ktorý dostal meno podľa seriálového monštra. „Vzácny démon“ nemá oči a presvitá mu mozog

Každé svetlo môže meniť nočný život

Ak by sa raz podarilo vytvoriť rastliny dostatočne jasné na osvetľovanie ulíc a parkov, otázka ich výkonu by bola iba jednou časťou problému.

Nočné svetlo totiž nie je pre prírodu neutrálne. Portál Aktuálně.cz v tejto súvislosti poukazuje na výskum publikovaný v časopise Nature, ktorý sledoval vplyv umelého nočného osvetlenia na opeľovače. V osvetlených lokalitách klesol počet návštev nočných opeľovačov pri rastlinách o 62 percent a pri sledovanom druhu sa množstvo vytvorených plodov znížilo o 13 percent.

Neznamená to, že rovnaký účinok by mali aj geneticky svietiace rastliny. Ich žiara je výrazne slabšia a môže mať iné vlastnosti ako klasické pouličné osvetlenie. Ak by sa však raz takéto rastliny vo veľkom vysádzali v mestách, bolo by potrebné sledovať ich vplyv na nočný hmyz, opeľovanie a ďalšie vzťahy v ekosystéme.

Svietenie niečo stojí aj samotnú rastlinu

Otázkou nie je iba to, čo by svietiace rastliny urobili so svojím okolím. Produkcia svetla predstavuje určitú záťaž aj pre samotný organizmus.

Bioluminiscenčná reakcia využíva látky a energiu, ktoré rastlina potrebuje aj na rast, fotosyntézu, rozmnožovanie či reakcie na stres. Pri krátkovekej okrasnej rastline nemusí ísť o zásadný problém, pri strome, ktorý má žiť celé desaťročia, by už bolo potrebné skúmať dlhodobé dôsledky.

Jednou z možností je preto regulovať, kedy a kde rastlina svieti. V budúcnosti by nemusela žiariť nepretržite celú noc, ale napríklad iba v určitom čase alebo len v konkrétnych častiach rastliny.

Čo ak sa upravené gény dostanú ďalej?

Pri geneticky upravených rastlinách pribúda ešte ďalšia otázka: šírenie novej vlastnosti mimo prostredia, pre ktoré bola určená.

Pri niektorých druhoch môže peľ preniesť genetickú informáciu na kompatibilné príbuzné rastliny. Pri budúcom širšom využívaní by preto bolo potrebné sledovať genový tok, stabilitu úpravy a možné ekologické dôsledky. Riziko by sa dalo obmedzovať napríklad používaním sterilných rastlín alebo inými mechanizmami brániacimi ďalšiemu rozmnožovaniu upravenej vlastnosti.

Čítajte viac

Robot za 20-tisíc dolárov chce upratať vašu domácnosť. Aby fungoval, musíte dovoliť firme nazerať do vášho bytu

Pri stromoch je táto otázka ešte významnejšia. Na rozdiel od jednoročnej okrasnej rastliny môžu zostať v prostredí celé desaťročia, opakovane vytvárať peľ a semená a dlhodobo ovplyvňovať svoje okolie.

Živá lampa zostáva víziou budúcnosti

Svietiace stromy tak zatiaľ zostávajú skôr obrazom možnej budúcnosti než konkurenciou dnešných lámp. Vývoj sa však za necelé desaťročie posunul od rastlín, do ktorých museli vedci látky potrebné na vznik svetla dodávať zvonka, k organizmom schopným zabezpečiť si bioluminiscenčný mechanizmus samy.

Výskumníci teraz musia zvýšiť intenzitu svetla bez toho, aby rastlinu nadmerne zaťažili, a zároveň zistiť, čo by rozsiahlejšie používanie takýchto organizmov znamenalo pre nočnú prírodu.

Kým teda stromy nahradia lampy na uliciach, nebude stačiť vyriešiť iba otázku, ako ich rozsvietiť. Rovnako dôležité bude zistiť, čo sa stane, keď začnú svietiť vo veľkom.