Учените от Технологичния институт в Масачузетс са напреднали в осъществяването на още една фантастична идея – да направят растенията източник на светлина. Въвеждайки в листата на обикновената лоза (Nasturtium officinale) специално разработени наночастици, те дадоха на растението възможност почти четири часа да свети със слаба, но забележима светлина. Предполага се, че в обозримо бъдеще растенията ще могат да светят достатъчно ярко в резултат на по-нататъшната оптимизация на подхода.
Групата на професора от Масачузетския технологичен институт проф. Майкъл Страно от доста време е ангажирана с нанобиотични изменения на растенията. Учените влагат в клетките им различни видове наночастици, за да дадат на растенията нови свойства. Например, на тази група се е удало три пъти да повиши ефективността на фотосинтезата в клетките на Arabidopsis thaliana и екстракцията на хлоропласти. Опитали са се също така да принудят растенията да изпълняват задачите, които се решават с използването на електрически уреди. По-специално, те са в състояние да научат спанака да определя наличието на нитросъединения в почвата (включително взривни вещества), и да сигнализира за това.
Друга цел, която учените поставиха пред себе си, е създаването на растения, които могат да разрешат проблема с осветлението. В действителност, за да е светло в нашите домове, работни места и по улиците, се консумира около 20% от общата произведена електроенергия. Ако например уличното осветление бъде поето от растенията, това ще доведе до значителни икономии. Преди проф. Страно, в опита да се създадат светещи растения, била използвана изключително генната модификация: растенията били „инжектирани“ с ген на светулка, отговорен за производството на светещи протеинови молекули при тези насекоми. Като резултат от тези експерименти били създадени растения, които могат да светят, но сиянието им било с много нисък интензитет – около 107 фотона в минута, а за сравнение 100-ватовата лампа свети със 1020 фотона в секунда.
Светенето на насекомите се дължи на хемилуминесцентна реакция: ензимът луциферазен катализира окислението на луциферина с кислород, при което се образува оксилуциферин и се освобождава светлина. Друг член в този механизъм е молекулата на кофермента А, която взаимодейства с продуктите на окисление, способни да намалят и дори обезсилят каталитичната активност на ензима луцифераза. Учените също се опитаха да използват този метод, но за да доставят химиолуминесцентни реактиви на растенията (луцифераза и луциферин растенията не произвеждат), те бяха събрани с помощта на специални наночастици.
Първите експерименти позволили да се получат растения, които биха могли да светят за около 45 минути, след което се изконсумирал луциферина и светенето спирало. По време на проекта времето за светене се увеличило до 3,5 часа. Светлината, която успели да излъчат други растения в експеримента – рукола и спанак – била още по-слаба, но експериментите с тях показали, че подходът на проф. Страно е универсален. Той и колегите му са убедени, че по-нататъшната работа върху нанобиотичните растения ще увеличи времето за луминисценция на растенията и интензивността на светлината. За тази цел е необходимо да се оптимизира още по-добре скоростта на освобождаване на участниците в реакцията на химиолуминесценция от наноактивни вещества.
Друга посока на развитие на тази технология е разработването на процес, улесняващ проникването на наночастиците в листата на растенията. Желателно е дървото или храстът да могат просто да се напръскат със суспензия, съдържаща подходящите наноконтейнери с реагенти за хемилуминесценция. Но това е перспектива в едно по-далечното бъдеще.
