O filme Avatar evocou um mundo imaginário de exuberantes selvas bioluminescentes. Agora, o fascínio popular pela folhagem brilhante e sustentável está sendo realizado através dos avanços na genética dos designers. Nesta semana, na Nature Biotechnology, os cientistas anunciaram a viabilidade de criar plantas que produzam sua própria luminescência visível.
Os cientistas revelaram que a bioluminescência encontrada em alguns cogumelos é metabolicamente semelhante aos processos naturais comuns entre as plantas. Ao inserir o DNA obtido do cogumelo, os cientistas conseguiram criar plantas que brilham muito mais do que era possível anteriormente.
Essa luz biológica pode ser usada pelos cientistas para observar o funcionamento interno das plantas. Em contraste com outras formas de bioluminescência comumente usadas, como os dos vaga-lumes, não são necessários reagentes químicos exclusivos para sustentar a bioluminescência de cogumelos. As plantas que contêm o DNA do cogumelo brilham continuamente durante todo o seu ciclo de vida, desde a muda até a maturidade.
A nova descoberta também pode ser usada para fins práticos e estéticos, principalmente para a criação de flores brilhantes e outras plantas ornamentais. E embora substituir as luzes da rua por árvores brilhantes possa ser fantástico, as plantas produzem uma agradável aura verde que emana de sua energia viva.
O relatório da Nature Biotechnology foi de autoria de 27 cientistas, liderados pelos drs. Karen Sarkisyan e Ilia Yampolsky. A pesquisa foi realizada principalmente por meio de uma colaboração entre a Planta, uma startup de biotecnologia em Moscou, o Instituto de Química Biológica da Academia Russa de Ciências, o Instituto MRC de Ciências Médicas de Londres e o Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria. O apoio financeiro foi fornecido pela Planta, pela Fundação Skolkovo e pela Russian Science Foundation.
Segundo os autores, as plantas podem produzir mais de um bilhão de fótons por minuto. O Dr. Keith Wood, CEO da Light Bio, afirma que “há trinta anos, ajudei a criar a primeira planta luminescente usando um gene de vaga-lume. Essas novas plantas podem produzir um brilho muito mais brilhante e mais estável, totalmente incorporado em seus Código genético.” A Light Bio é uma nova empresa que planeja comercializar essa nova tecnologia em plantas ornamentais, em parceria com a Planta.
No entanto, projetar novos recursos biológicos é mais complexo do que apenas mover partes genéticas de um organismo para outro. Como as engrenagens de um relógio, as peças recém-adicionadas devem integrar-se metabolicamente ao hospedeiro. Para a maioria dos organismos, as partes necessárias para a bioluminescência não são todas conhecidas. Até recentemente, uma lista completa de peças estava disponível apenas para bioluminescência bacteriana. Mas as tentativas anteriores de criar plantas brilhantes a partir dessas partes não foram bem, principalmente porque as partes bacterianas normalmente não funcionam adequadamente em organismos mais complexos.
Há pouco mais de um ano, os cientistas descobriram as partes que sustentam a bioluminescência nos cogumelos. Pela primeira vez, a luz viva de um organismo multicelular avançado foi totalmente definida. No presente relatório, os autores divulgam que a bioluminescência de cogumelos funciona particularmente bem nas plantas. Isso lhes permitiu fabricar plantas brilhantes que são pelo menos dez vezes mais brilhantes. Usando câmeras e smartphones comuns, a iluminação verde era registrada proveniente de folhas, caules, raízes e flores. Além disso, a produção de luz sustentada foi alcançada sem prejudicar a saúde das plantas.
Embora os cogumelos não estejam intimamente relacionados às plantas, sua emissão de luz se concentra em uma molécula orgânica que também é necessária nas plantas para a construção de paredes celulares. Essa molécula, chamada ácido cafeico, produz luz através de um ciclo metabólico envolvendo quatro enzimas. Duas enzimas convertem o ácido cafeico em um precursor luminescente, que é então oxidado por uma terceira enzima para produzir um fóton. A última enzima converte a molécula oxidada novamente em ácido cafeico para iniciar o ciclo novamente.
Nas plantas, o ácido cafeico é um componente da lignina, que ajuda a fornecer resistência mecânica às paredes das células. É, portanto, parte da biomassa de lignocelulose das plantas, que é o recurso renovável mais abundante na Terra. Como componente chave do metabolismo das plantas, o ácido cafeico também faz parte de muitos outros compostos essenciais envolvidos em cores, fragrâncias, antioxidantes e assim por diante. Apesar do nome sonoro semelhante, o ácido cafeico não está relacionado à cafeína.
Ao conectar a produção de luz a essa molécula essencial, o brilho emitido pelas plantas fornece um indicador metabólico interno. Pode revelar o status fisiológico das plantas e suas respostas ao meio ambiente. Por exemplo, o brilho aumenta drasticamente quando uma casca de banana madura é colocada nas proximidades (que emite etileno). Partes mais jovens das plantas tendem a brilhar mais intensamente e as flores são particularmente luminosas. Padrões tremeluzentes ou ondas de luz são frequentemente visíveis, revelando comportamentos ativos dentro das plantas que normalmente estariam escondidos.
Nesta pesquisa publicada, os autores contaram com plantas de tabaco por causa de sua genética simples e rápido crescimento. Mas os benefícios da bioluminescência de cogumelos são amplamente adequados às plantas. Pesquisas na Planta, e por Arjun Khakhar e colegas, demonstraram viabilidade para outras plantas brilhantes, incluindo pervinca, petúnia e rosa. Plantas ainda mais brilhantes podem ser esperadas com mais desenvolvimento. Novos recursos podem ser possíveis, como alterar o brilho ou a cor em resposta às pessoas e arredores. Através dessa aura viva, podemos até ganhar uma nova consciência de nossas plantas que imitam o fascínio inspirador de Avatar.
Publicado em 28/04/2020 06h29
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