Все новости

Ученые заставили табак светиться. Во-первых, это красиво

А во-вторых, поможет исследовать обмен веществ растений

ТАСС, 27 апреля. Пересадив в ДНК табака несколько генов светящихся грибов, молекулярные биологи создали первые в мире флуоресцентные растения, свечение которых можно увидеть невооруженным глазом. Об этом пишет пресс-служба МГУ со ссылкой на статью в научном журнале Nature Biotechnology.

"Свечение трансгенных растений достаточно переменчиво. Молодые побеги растений, особенно цветки, светятся ярче. Их излучение постоянно меняется, оно может образовывать необычные узоры и волны на листьях. Эти первичные наблюдения позволили нам предположить, что биолюминесценция в искусственно разработанной системе отражает интенсивность метаболизма в растениях", – прокомментировал работу один из ее авторов, директор Ботанического сада МГУ Владимир Чуб.

На Земле обитает множество живых организмов, которые светятся в темноте. К их числу относятся рыбы-удильщики, которые приманивают жертву свечением "крючка" на своей "удочке", а также светлячки, которые используют биолюминесценцию для привлечения половых партнеров, и десятки видов грибов и микробов.

Чтобы подобные организмы могли светиться, особые белки в их составе с помощью кислорода и клеточной "энерговалюты" АТФ окисляют пигменты люциферины. Биологов очень интересует то, как работает этот механизм, так как такие белки и пигменты можно использовать для "подсветки" клеток во время экспериментов.

За последние несколько лет биологи создали десятки новых светящихся живых существ, которые не существуют в природе, начиная с дрожжей и заканчивая кошками и собаками, тело которых вырабатывает зеленый и красный свет. Несмотря на столь большое количество флуоресцирующих представителей фауны, ученым не удавалось создать полноценные светящиеся растения, так как их клетки вырабатывали слишком мало света.

Зеленое сияние табака

Чуб и его коллеги под руководством Карена Саркисяна и Ильи Ямпольского из Института биоорганической химии РАН смогли решить эту задачу благодаря открытию двухлетней давности. Тогда российские ученые выяснили, как светятся лесные грибы-"гнилушки" вида Neonothopanus nambi. Биологи обнаружили, что для яркого зеленого свечения нужно всего четыре гена этих грибов. При этом их можно пересадить в геном любого многоклеточного организма.

Опробовав эту идею на примере дрожжей и зародышей лягушек, биологи задумались, можно ли сделать это и с растениями. В пользу того, что это возможно, говорило то, что этот механизм очень похож на так называемый "цикл кофейной кислоты", в котором задействованы вещества из класса фенолов, которые растения вырабатывают в больших количествах.

Эта идея привлекла внимание участников стартапа Planta, одного из резидентов "Сколково". Они предложили ученым использовать этот набор генов для создания первых разновидностей табака, которые могут светиться в темноте. Руководствуясь этой идеей, ученые встроили гены гриба в ДНК двух видов табака – Nicotiana tabacum и Nicotiana benthamiana. Как показали их последующие наблюдения, подобная процедура не вызвала никаких очевидных побочных эффектов, кроме того, что растения выросли чуть выше. 

Табак, который заставили светиться российские ученые
© Planta / EurekAlert!

По текущим оценкам исследователей, их светящийся табак по яркости примерно в десять раз превосходит результаты самых удачных предыдущих попыток сделать биолюминесцентные растения. Это интересно не только с точки зрения выведения светящихся декоративных представителей флоры, но и для проведения серьезных научных исследований, которые связаны с изучением обмена веществ растений.

"До разработки светящихся растений об изучении динамики метаболизма можно было только мечтать. Новая технология позволяет оценивать фенольный метаболизм в минутных интервалах времени и получать информацию о локализации процессов с точностью до миллиметров", – подытожил Чуб.