شب تاب کردن گیاهان

گیاه شب‌تاب
این گیاهان در تاریکی می‌درخشند و مانند چراغ پیرامون خود را روشن می‌کنند.

پژوهشگران دانشگاه MIT بر روی روشی کار می‌کنند که گیاهان را مانند کرم شب‌تاب در تاریکی درخشنده می‌کند.

 

با بهبود میزان نوردهی با این روش، می‌توانید شب‌هایی را تصور کنید که میز کار شما به جای لامپ با یک گلدان از این گیاهان روشن شده باشد و درختان خیابان کار روشن‌کردن خیابان را به عهده گرفته باشند و تیرهای نازیبای چراغ برق از خیابان‌ها رخت بربسته باشند.

 

پژوهشگران یک گام بنیادی در راه رسیدن به این چشم انداز برداشته‌اند. ایشان با وارد کردن ذره‌های نانو به برگ‌های گیاه "شاهی آبی" یا همان "آب تره" (نام انگلیسی: watercress) توانسته‌اند به این گیاه توانایی ویژه‌ای بدهند که با تاریک‌شدن هوا همانند کرم شب‌تاب به مدت نزدیک به ۴ ساعت از خود نور بتاباند. 

 

اگر چه این نور هنوز به اندازه‌ای نیست که برای خواندن مطالب در تاریکی، بسنده باشد، ولی پژوهشگران باور دارند که با بهبود دادن آن در آینده، می‌توانند پیرامون گیاه را با همین نور روشن کنند.

 

به گفته‌ی پروفسور Michael Strano از دانشگاه MIT که نویسنده‌ی این پژوهش است: انرژی مورد نیاز برای نور افشانی در این روش از سوخت‌وساز (متابولیسم) خود گیاه بدست می‌آید.

 

پژوهشگران می‌گویند که در آینده می‌توانیم با این روش از گیاهانی و درختانی بهره بگیریم که  به جای لامپ‌های کم‌ظرفیت خانگی و تیرهای چراغ‌برق، خانه‌ها و خیابان‌ها را روشن کنند.

 

"نانوبیونیک گیاهی" Plant nanobionics زمینه‌ی پژوهشی تازه‌ای است که پژوهشگرانی چون Strano و همکارانش بر روی آن کار می‌کنند و تلاش دارند تا با وارد کردن ذره‌های نانوی گوناگون به گیاهان، در آنان توانایی‌های تازه‌ای به وجود بیاورند.

 

پیشتر با همین روش، گیاه «اسفناج مین یاب» ساخته شده بود که می‌تواند مواد منفجره در خاک پیرامون خود را شناسایی کرده و داده‌های خود را به تلفن همراه بفرستد؛ و همچنین گیاهانی ساخته شده‌اند که می‌توانند شرایط خشکسالی را پایش کنند.

 

اکنون نزدیک به ۲۰ درصد از انرژی تولیدی جهان در کاربردهای روشنایی مصرف می‌شود. پس «روشنایی» میتواند هدف مناسبی برای این فناوری باشد.

 

پروفسور Strano می‌گوید: "گیاهان می‌توانند خودشان را بازسازی کنند، همچنین انرژی مورد نیاز خود را تولید می‌کنند، و هم‌اکنون نیز در همه‌جا هستند؛ پس باور داریم که زمان به‌کارگیری آنها برای روشنایی فرا خواهد رسید و این موضوع بسیار جالبی برای "نانوبیونیک گیاهی" است تا بر روی آن کار کنیم.

 

پژوهشگران برای شب‌تاب کردن گیاه از آنزیم "لوسیفراز" (luciferase) بهره گرفته‌اند. این همان آنزیمی است که کرم شب‌تاب را در تاریکی درخشنده میکند.

 

لوسیفراز در واکنش بامولکولی به نام "لوسیفرین" luciferin نورافشانی می‌کند. همچنین مولکول دیگری به نام co-enzyme A در این فرایند به‌کار میرود که می‌تواند رفتار لوسیفراز را با حذف یک واکنش جانبی کنترل کند.

 

  • پژوهشگران لوسیفراز را در ذره‌های نانویی به قطر ۱۰ نانومتر از جنس سیلیس بارگیری میکنند.


  • همچنین لوسیفرین و coenzyme A را نیز در ذره های نانویی به نام PLGA که اندکی بزرگتر هستند بارگیری میکنند.


  • این ذره‌های نانو در آب رها میشوند.


  • سپس گیاه در این محلول شناور میشود.


  •  در پایان این ذره‌ها را با "بالابردن فشار محیط" از راه مویرگ‌های گیاه، به برگ‌ها میبرند.

 

ذره‌های حامل لوسیفرین و coenzyme A در فضای "خارج سلولیِ مزوفیل" در درون برگ انباشته میشوند و ذره‌های کوچکتری که دارای لوسیفراز هستند به درون سلول‌های مزوفیل وارد میشوند.

 

هنگامی که ذره‌های PLGA  لوسیفرین‌های خود را آزاد میکنند لوسیفرین نیز به سلول وارد شده و با لوسیفراز وارد واکنش میشود. و این واکنش نورافشانی میکند.

 

پژوهشگران در تلاش‌های پیشین توانسته بودند تنها ۴۵ دقیقه از گیاه نور بگیرند ولی اکنون می‌توانند بیش از ۳.۵ ساعت نور بگیرند. اکنون با یک قطعه ی ۱۰ سانتیمتری از این گیاه میتوان به اندازه یک هزارم نوری که برای خواندن نیاز است نور گرفت ولی پژوهشگران باور دارند که می‌توانند با بهبود در مقدار و زمان نوردهی گیاه، این روش را کاربردی کنند.

 

پیش‌ از این تلاش‌هایی نیز برای دستکاری ژنتیکی گیاهان شده بود تا بتوانند با ساختن لوسیفراز، توانایی نوردهی داشته باشند. ولی آن روش‌ها بسیار دشوار بوده و نور بدست آمده با آن روش نیز ناچیز بوده است. همچنین آن روش‌ها تنها در ۲ گونه‌ی ویژه از گیاهان انجام‌شدنی بوده‌است؛ ولی روش پروفسور Strano و همکارانش در همه‌ی گیاهان و درختان انجام‌شدنی است.

 

پژوهشگران این روش تازه را در گیاهانی چون آراگولا arugula، کلم بروکلی و اسفناج نیز آزمایش کرده‌اند.

 

پژوهشگران همچنین بر روی روشی کار می‌کنند که بتوان با اسپری‌کردن ذره‌های نانو بر روی برگ، به آنها توانایی شب‌تابی داد. اگر این روش به نتیجه برسد به آسانی می‌توانیم گیاهان و درختان پیرامون خود را به لامپ‌های روشنایی تبدیل کنیم.


پروفسور Strano میگوید: "هدف پایانی ما آن است که بتوانیم به روشی برسیم که با تغییر در نهال یا تخم گیاه بتوانین ویژگی شب‌تابی دایمی به آنها بدهیم".


پژوهشگران همچنین نشان داده‌اند که با ذره‌های نانوی کنترل‌کننده‌ی رفتار لوسیفراز میتوانند نور گیاه را روشن/خاموش کنند.

 

این پژوهش با پشتیبانی وزارت انرژی آمریکا در دانشگاه MIT به انجام رسیده است.

لینک منبع خبر:

Engineers create plants that glow

۱۶ دی ۱۳۹۶
MIT News |

اگر این خبر را پسندیدید "خوش خبریم" را به ۲ نفر از دوستانتان معرفی کنید : ارسال این خبر به دوستان

دیدگاه بازدیدکنندگان


تعداد کاراکتر باقیمانده: 500
نظر خود را وارد کنید