Lietuvos mokslininkai kuria kai ką neįtikėtino: natūraliai švytintys augalai - jie pakeistų net ir gatvės žibintus

Reiškinius, kurių dėka augalai ir kiti organizmai gali šviesti, tyrinėja ne tik prestižinio Masačusetso technologijos instituto (MIT), bet ir Vytauto Didžiojo universiteto (VDU) tyrėjai.

Natūraliai švytinčius augalus nori sukurti mokslininkai, kurie domisi bioliuminescencijos procesu – jo metu organizmas cheminių reakcijų dėka sugeba skleisti šviesą tamsoje. MIT profesoriaus Michaelo Strano vadovaujama tyrėjų grupė JAV sukūrė ryškiai šviečiantį augalą, kuris po specialių nanodalelių įšvirkštimo švietė beveik keturias valandas. Tuo tarpu Prancūzijoje Sandra Rey kartu su kitais mokslininkais bando išspręsti pastatų apšvietimo klausimą naudojant bioliuminescencines bakterijas, cirkuliuojančias vandenyje permatomuose vamzdžiuose.

Lietuvoje apie bioliuminescencinių organizmų įvairovę kol kas surinkta nepakankamai informacijos. VDU mokslininkai tyrinėja, kokių dar šviečiančių organizmų, be grybienos ir visiems gerai žinomų jonvabalių, galime pamatyti naktį mūsų šalyje, kokiu laiku ir kokioje temperatūroje šie organizmai šviečia. Taip pat domimasi ir Lietuvoje dar mažai tyrinėtu vietinių augalų, grybų ir vabzdžių biofluorescencijos reiškiniu – kuomet po ultravioletine šviesa (UV) švyti dažniausiai tam tikra augalo, grybo ar vabzdžio kūno dalis.

Švytėjimą palaikė skraidančiomis lėkštėmis

VDU Botanikos sodo mokslo darbuotoja, dendrologė dr. Asta Malakauskienė pasakoja, kad natūralus švytėjimas gamtoje yra gana paplitęs reiškinys: pradedant nuo jonvabalių, gilumų žuvų ir baigiant žaltvyksle – klaidžiojančios liepsnos reiškiniu, kai švyti savaime įsiliepsnojančios „pelkių dujos“, dega metano, difosfano ir kitų dujų mišinys.

„Mičigane prieš 50 metų tokias klaidžiojančias šviesas pamatę žmonės palaikė jas skraidančiomis lėkštėmis. Tačiau tai buvo tik pelkių dujų degimas. Naktį švytėti gali grybai, jonvabaliai, žemlindės, kolembolos, sliekai, įvairūs gyviai vandenyno gilumose. Žaltvykslė pasitaiko pelkėse, miškuose ir jau daugybę metų audrina žmonių vaizduotę – tokia klaidžiojanti liepsna sutinkama įvairiose pasaulio religijose, liaudies motyvuose apie vaiduoklius ir magiją“, – sako dr. A.Malakauskienė.

Anot mokslininkės, gyvų organizmų švytėjimas tamsoje vadinamas bioliuminescencija – tai yra reiškinys, kuomet, dalyvaujant fermentui liuciferazei, organizmų viduje įvyksta organinio junginio liuciferino oksidacija. Ne mažiau įspūdingas gyvų organizmų ir augalų švytėjimas po UV šviesa, vadinamas biofluorescencija: šio proceso metu gyvame organizme dažnai tik tam tikrose vietose susikaupia cheminės medžiagos, kurios sugeria vieno ilgio bangos šviesą, o atgal skleidžia kito ilgio. Esminis skirtumas yra tas, jog biofluorescencijai pamatyti reikalingas kitas šviesos šaltinis – pavyzdžiui, UV šviesos žibintuvėliai (dažniausiai galima įsigyti 396 nm bangos ilgio).

„Neseniai mokslininkai išsiaiškino, kad daugelio augalų (ypač erškėtinių šeimos) žiedų dalys švyti po UV šviesa (biofluorescuoja). Manoma, kad šis švytėjimas ne atsitiktinis – tai signalas vabzdžiams apdulkintojams, kad jie geriau pastebėtų žiedą ir jį greičiau aplankytų. Kai kurių vabzdžiaėdžių augalų švyti ąsotėlio žiedas paviršiuje – tai spąstai smalsiems vabzdžiams“, – pasakoja VDU Botanikos sodo darbuotoja.

Nanobionika: augalai su „supergaliomis“

Švytintys augalai gali turėti didelę praktinę naudą žmonėms. MIT mokslininkai jau kuria novatorišką technologiją: savotiškus dažus, kuriuos užpurškus ant augalų daigų, jie užaugę švytėtų ir taptų ekonomiškais šviesos šaltiniais – galėtų būti naudojami vietoj šviestuvų namuose arba žibintų gatvėse.

Šiandien net 20 proc. išnaudojamos energijos pasaulyje yra skirta apšvietimui – todėl šios problemos sprendimas yra itin aktualus, tikina amerikiečių tyrėjai. „Augalai gali patys save pataisyti, jie turi savo pačių energiją ir jau yra prisitaikę prie lauko sąlygų. Manome, kad tai idėja, kurios laikas jau atėjo. Tai ideali problema, kurią gali imtis spręsti nanobionika“, – paaiškina MIT tyrimo vadovas prof. M.Strano.

Mokslininkai taip pat tikina, jog ateityje tokie augalai galės patys nustoti švytėti priklausomai nuo aplinkos sąlygų, pavyzdžiui, šviečiant saulei. MIT tyrėjai dirba augalų nanobionikos srityje: tai novatoriški tyrimai, kurių metu augalams suteikiamos naujos savybės, pasitelkiant nanodaleles. Pagrindinis amerikiečių tikslas – pasiekti, kad augalai perimtų daugelį funkcijų, kurias šiuo metu atlieka elektros įrenginiai. Nanobionikos tyrinėtojai jau sukūrė augalus, galinčius aptikti sprogmenis ir perduoti šią informaciją į išmaniuosius telefonus, taip pat – augalus, kurie gali patys priminti, jog juos reikia palaistyti.

Lietuvoje švyti ne tik grybai

Lietuvos tyrėjus taip pat masina gamtoje aptinkamas švytėjimas. Mūsų šalyje švytėti gali apie 23 rūšių grybai: paprastieji kelmučiai, žagarūnai, tamprieji kazlėkai, sklerotinės ir ilgakotės plempės, paprastieji žaliagrybiai, aitrieji baltikai ir kiti. Daug kitų rūšių minima įvairiuose rašytiniuose šaltiniuose bei tautosakoje, tačiau apie jų švytėjimą iki šiol trūksta faktinių įrodymų. Kadangi daugelis šių grybų yra medienos skaidytojai, nenuostabu, kad mediena, kurioje įsikuria šie grybai, tamsoje švyti žalia spalva.

VDU mokslininkė A.Malakauskienė ištyrė tokią švytinčią medieną ir jos švytėjimo „elgesį“: paaiškėjo, kad kelmučio skaidoma lazdyno ir ąžuolo mediena ima švytėti intensyviau, kai yra maitinama džiūvėsėliais arba miltų ir vandens tirpalu. Švytėjimą atnaujinti kas keletą dienų galima nupjovus naują keleto milimetrų storio medienos sluoksnį – jis ima šviesti praėjus apie 4 valandoms nuo nupjovimo. Taip pat reikia tokią medieną kartkartėmis padrėkinti, nes kai grybui per daug sausa, švytėjimas nuslopsta ir galop „išsijungia“.

Be jonvabalių ir šviečiančių grybų Lietuvoje gyvena dar ir kitų švytėsių: spalio-lapkričio mėnesį Vilniuje buvo rastos šviečiančios žemlindės – maži šviesiai rusvi šimtakojai, kurių pilvelio dalis šviečia žaliai. Spėjama, jog mūsų šalyje turėtų būti ir šviečiančių kolembolų – mažų, į vorus panašių minkšto kūno nariuotakojų, randamų Latvijoje ir Lenkijoje. Biržų rajone prieš 20 metų buvo rasta liuminescencinė samanų rūšis – plunksninė švitrelė, kuri dėl specialių protonemos ląstelių atspindi šviesą gelsvai žalsva šviesa ir žmogaus akiai atrodo, kad prieblandoje ar pavėsyje ji švyti.

Tarp entuziastų – ne tik mokslininkai, bet ir studentai

Švytinčiais organizmais besidominti mokslininkė savo patirtimi neseniai dalinosi prestižinėje Venecijos architektūros bienalėje. Tyrėja šį reiškinį itin aktyviai populiarina ir Lietuvoje – rengia paskaitas, seminarus, specialias šviesų instaliacijas su jonvabaliais ir gėlėmis.

Pasak dr. A.Malakauskienės, gamtoje sutinkamos natūralios švieselės ją domina jau seniai. „Vieną lietingą vasarą kaime (Molėtų r.) nukirtus supuvusį nedidelį ąžuolą, augusį prie pelkės, naktį jo malkos ėmė švytėti žalia šviesa. Tas fantastiškas vaizdas tiesiog užbūrė, nuo to įvykio viskas mano galvoje apsivertė aukštyn kojom – bandau sukurti tokius šviečiančius gražius dalykus, kokius tą vasarą man parodė magiška gamta“, – paaiškina VDU dendrologė, savo atradimus skelbianti ir socialinio tinklo „Facebook“ grupėje „Lietuvos bioliuminescencijos entuziastai“.

Pasitelkdami naujausias technologijas, augalus švytėti UV šviesoje sėkmingai priverčia ir studentai – VDU ir Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro (LAMMC) magistras Algirdas Kazlauskas savo studijų baigiamajame darbe į augalus perkėlė mėlynąjį fluorescuojantį baltymą.

„Tai galima pavadinti naujų genetinės inžinerijos metodų pradžia: buvo sukurti nauji fluorescuojantys augalai, naudojant metodą „GoldenBraid“. Šio metodo pagrindas – trumpas modulines DNR dalis, kurias galima sukurti sintetiniu būdu, sujungti į vieną ilgą grandinę. Metodas yra labai perspektyvus, nes jis yra pigesnis ir paprastesnis už kitus“, – paaiškina A.Kazlauskas.