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Meio ambiente

Plantas que emitem luz vão enfeitar sua casa e iluminar as ruas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/05/2020

Plantas que emitem luz vão enfeitar sua casa e iluminar as ruas
Parece um truque de iluminação, mas são as próprias plantas que emitem a luz.
[Imagem: Planta]

Plantas que acendem como lâmpadas

Usar a engenharia genética para criar plantas que brilham como as do filme Avatar não é exatamente uma novidade - já existem até biofertilizantes que brilham para aumentar a produtividade, estes inclusive tendo sido criados no Brasil.

Mas Tatiana Mitiouchkina e seus colegas da Academia de Ciências da Rússia acreditam ter chegado a um ponto em que plantas que produzem sua própria luminescência visível podem começar a encontrar usos em larga escala.

Além de representar uma nova ferramenta para o estudo das próprias plantas, criando imagens de seu interior em pleno funcionamento, a equipe aventa a possibilidade de que as plantas possam vir a ser usadas na iluminação noturna de vias públicas, isso sem contar o potencial de mercado de plantas e flores decorativas que brilham.

Alguns dos 27 cientistas responsáveis pelo experimento já estão envolvidos em pelo menos duas empresas emergentes - Planta e Light Bio - que estão tentando colocar a inovação no mercado.

Em seus experimentos, os autores usaram plantas de tabaco por causa de sua genética simples e rápido crescimento, mas os benefícios da bioluminescência foram também demonstradas em outras plantas, incluindo petúnias e rosas.

Bioluminescência

Projetar novas capacidades biológicas é mais complexo do que apenas mover partes genéticas de um organismo para outro. Assim como as engrenagens de um relógio, as peças recém-adicionadas precisam integrar-se metabolicamente ao hospedeiro.

Para a maioria dos organismos, as partes necessárias para a bioluminescência não são totalmente conhecidas. Embora os primeiros experimentos com plantas tenham-se baseado na luminescência dos vagalumes, até recentemente uma lista completa das "peças" emissoras de luz estava disponível apenas para a bioluminescência bacteriana.

Mas as tentativas anteriores de criar plantas brilhantes a partir dessas peças não deram bons resultados, principalmente porque as partes bacterianas normalmente não funcionam adequadamente em organismos mais complexos, como as plantas.

Plantas que emitem luz vão enfeitar sua casa e iluminar as ruas
Além de flores decorativas que emitem sua própria luz, a equipe quer árvores inteiras iluminando as ruas.
[Imagem: Planta]

Ácido cafeico

Há pouco mais de um ano, cientistas descobriram as partes que sustentam a bioluminescência nos cogumelos. Embora os cogumelos não sejam parentes próximos das plantas, sua emissão de luz se concentra em uma molécula orgânica que também é necessária nas plantas para a construção das paredes celulares.

Essa molécula, chamada ácido cafeico - apesar do nome soar semelhante, o ácido cafeico não está relacionado à cafeína -, 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 reiniciar o ciclo.

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. Isso permitiu fabricar plantas pelo menos dez vezes mais brilhantes do que havia sido possível até agora.

Usando câmeras de celulares comuns, a "iluminação verde" - literal e metaforicamente - foi registrada a partir de folhas, caules, raízes e flores. Além disso, a produção de luz sustentada foi alcançada sem prejudicar a saúde das plantas.

Plantas para iluminação e pesquisas

Ao conectar a produção de luz a uma molécula tão essencial, o brilho emitido pelas plantas fornece um indicador do seu metabolismo interno. Em outras palavras, a luz 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, que libera etileno, é colocada nas proximidades. 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 ainda precisarão ser estudados e compreendidos, uma vez que nunca haviam sido vistos antes.

É bom não esquecer que a descoberta da proteína fluorescente verde (GFP - green fluorescent protein) rendeu o Prêmio Nobel de Química aos seus criadores - a GFP é um dos principais instrumentos usados para visualizar células vivas.

Bibliografia:

Artigo: Plants with genetically encoded autoluminescence
Autores: Tatiana Mitiouchkina, Alexander S. Mishin, Louisa Gonzalez Somermeyer, Nadezhda M. Markina, Tatiana V. Chepurnyh, Elena B. Guglya, Tatiana A. Karataeva, Kseniia A. Palkina, Ekaterina S. Shakhova, Liliia I. Fakhranurova, Sofia V. Chekova, Aleksandra S. Tsarkova, Yaroslav V. Golubev, Vadim V. Negrebetsky, Sergey A. Dolgushin, Pavel V. Shalaev, Dmitry Shlykov, Olesya A. Melnik, Victoria O. Shipunova, Sergey M. Deyev, Andrey I. Bubyrev, Alexander S. Pushin, Vladimir V. Choob, Sergey V. Dolgov, Fyodor A. Kondrashov, Ilia V. Yampolsky, Karen S. Sarkisyan
Revista: Nature Biotechnology
DOI: 10.1038/s41587-020-0500-9





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