Avatar filminde olduğu gibi hayallerimizin parlayan bahçesi hala çok uzak görünüyor ama günümüz için önemli bir başarıya imza atıldı. Bilim insanları, sadece kısa süreli değil, bitkinin yaşam döngüsü boyunca gece ışıltısı devam eden bir bitkiyi genetik olarak üretmeyi başardılar.
Bu bitki genetiği değiştirilmiş önceki tütün bitkilerinden daha parlak ve enerjisini (parıltısını) korumak için kimyasallarla beslenmesi gerekmiyor. Ayrıca, ışımanın süresi, bitki nanobiyotikleri kullanılarak üretilen parlayan bitkilerden çok daha uzun.
Tabii ki, hepimiz hemen karanlıkta ışıltılı ve ışıltılı, nefes kesici ve Avatar tarzı bir gece bahçesi düşünüyoruz ve – daha da ileride – elektrikli aydınlatmaya bağımlılığımızı azaltabileceğimizi düşlüyoruz.
Ancak ışıldayan bahçeler, bitkilerin metabolizmalarının nasıl çalıştığını ve çevrelerindeki dünyaya nasıl tepki verdiklerini anlamamıza da yardımcı olabilir.
Ekip iki tür tütün bitkisi genetiği üzerinde çalıştı. Ve biyolüminesan bakteri veya ateş böceği DNA’sı kullanan önceki genetik olarak tasarlanmış parlayan bitkilerin aksine, bu bitkiler biyoluminesan alglerin DNA’sı kullanılarak tasarlandı.
Biyoluminesan Alg Nedir yahu dediğinizi duyar gibiyim. Buyrun videodan bakalım:
Bu devrim niteliğinde bilimsel buluşun araştırmacıları yayımladığı makalede buluşu şöyle açıklıyor: “Bakteriyel biyolüminesans genleri otolüminesans mühendisliği yapmak için plastitlere hedeflenebilse de, teknik olarak hala hantal ve yeterli ışık üretememektedir. Algler de lüminesanstan sorumlu bir metabolik yol olan kafeik asit döngüsü son zamanlarda karakterize edildi. Bitki nükleer genomuna ekzojen bir substrat eklenmeden Nicotiana tabacum ve Nicotiana benthamiana bitkilerinde ışık yayılımı bildirdik. “
Sadece 2018’in sonunda, birçoğu bu yeni araştırma üzerinde çalışan bir araştırmacı ekibi, ışıldayan alglerde bir parıltı üreten bileşikler olan mantar luciferin’in biyosentezi hakkında bir makale yayınladı.
Bu alglerin, dört enzim tarafından üzerinde çalışılan kafeik asit adı verilen bir bileşikten lusiferin sentezlediğini keşfettiler. İki enzim, kafeik asidi ışıldayan bir öncüye dönüştürmek için çalışır; üçüncü bir enzim, bir foton üretmek için bu öncüyü okside eder. Dördüncü enzim daha sonra molekülü tekrar aynı işlemle geri dönüştürülebilen kafeik aside dönüştürür.
Ve işlerin ilginç olduğu yer burasıdır – çünkü tüm bitkilerde kafeik asit (kafeinle ilişkisi yoktur) bulunur. Bitki hücre duvarlarına sertlik ve güç veren ahşap polimer olan ligninin biyosentezinin anahtarıdır.
Ekip, bu nedenle, biyolüminesan alglerde görüldüğü gibi, bitkileri bazı kafein asitlerini lusiferin biyosentezine yeniden tahsis etmenin mümkün olabileceğini düşündü.
Tütün bitkilerini biyolüminesansla ilişkili dört alg geni ile birleştirdiler ve bu yeni genleri dikkatlice yetiştirdiler. Ve bitkilerin, fideden olgunluğa kadar çıplak gözle görülebilen bir ışıkla (bitkinin sağlığına herhangi bir görünür maliyet olmadan) parıldadığını keşfettiler.
“Genel fenotip, klorofil ve karotenoid içeriği, çiçeklenme zamanı ve tohum çimlenmesi, transgenik bitkilerin medyan yüksekliğinde yüzde 12’lik bir artış haricinde, seradaki vahşi tip tütünlerden farklı değildi. Bu, bakteriyel biyolüminesans ekspresyonundan farklı olarak, kafeik asit döngüsünün ekspresyonunun bitkilerde toksik olmadığını ve en azından serada bitki büyümesi üzerinde bariz bir yük getirmediğini göstermektedir.”
Bitkinin genç kısımlarının en parlak şekilde parladığını ve çiçeklerin en parlak şekilde büyüdüğünü buldular. Araştırmacılar, bunların, dakikada yaklaşık bir milyar foton ürettiğini söyledi. Bu yanında kitap okuyabilmek için yeterli bir ışık değil, ama geceleyin açıkça görülebilecek kadar parlak bir ışık.
Bu bilim dünyası için devrim niteliğinde bir buluş
Araştırmacılar ayrıca, genetik olarak tasarlanmış diğer parlayan bitkilerden yaklaşık 10 kat daha parlak olduğunu söyledi. Ancak bu üretilen en parlak bitki değil; bu onur, MIT’de bilim adamları tarafından üretilen ve saniyede yaklaşık trilyon fotonluk bir ışıltı üreten bitki nanobiyotikleri adı verilen bir teknik kullanılarak üretilen su teresine aittir.
Bu yeni uzun vadeli, kendi kendine devam eden parlaklık, bitkilerin dış ortamlarına nasıl tepki verdiğinin bir göstergesi olabilir. Örneğin, yakınlarına bir muz derisi yerleştirdiklerinde, bitkiler yayılan etilene yanıt olarak daha parlak bir şekilde parladı.
Araştırmacılar, “Otonom ışık emisyonunu sağlayarak, bitkilerdeki gelişme ve patogenez, çevresel koşullara verilen yanıtlar ve kimyasal arıtmanın etkileri dahil olmak üzere dinamik süreçler izlenebiliyor.” Diyerek şöyle devam etti: “Lusiferin veya diğer substratların eksojen (kimyasal) olarak ilave edilmesi ihtiyacını ortadan kaldırarak, bu ışıldayan harika varlıklar özellikle toprakta yetişen bitkilerle yapılacak kendinden sonra gelecek çalışmalar için çalışmalar için önemli bir veri oluşturmuştur.”
Bu arada ekip araştırmayı genişletmek için çalışıyor. Çalışma kapsamında Cezayir menekşesi, petunyalar ve güller gibi genetik olarak değiştirilmiş popüler çiçekli bitkiler de var. Ayrıca daha fazla ışıldayan bir parlaklık ve farklı renkler üretmeye çalışıyorlar. Ve çok, çok daha büyük düşünüyorlar.
Araştırma, Nature Biotechnology dergisinde yayınlanmıştır.
wow