Деревья вместо уличных фонарей: перспективы биолюминесценции

Современные города расходуют значительную часть электроэнергии на уличное освещение. По некоторым данным, на эту статью уходит от 10 до 20 процентов от всего суммарного потребления электричества. Поэтому технология сокращения этих расходов потенциально может принести огромную финансовую прибыль. Сейчас мы уже можем заметить очень много светодиодных фонарей на улицах наших городов. Однако учёные пошли дальше, и решили рассмотреть концепцию использования биолюминесцентных деревьев вместо фонарей. На первый взгляд, это звучит фантастически, но такие разработки ведутся и имеют некоторый успех. Об этой концепции я и хотел бы поговорить в этой публикации.

Как работает идея

В основе концепции лежит биолюминесценция — это природное свечение, которым обладают, к примеру, светлячки, некоторые грибы, медузы и даже бактерии. Ученые стремятся перенести этот эффект в растения, то есть изменить их геном. Чтобы это стало возможным, в их клетки внедряют специальные гены, отвечающие за производство ферментов под названием люцифераза и люциферина. Эти вещества непосредственно вызывают органическое свечение. У некоторых команд в лабораториях уже получалось заставить растения излучать мягкий зелёный свет. Эти эксперименты показали, что свечение нестабильное и не слишком яркое, чтобы использоваться в качестве освещения.

На некоторое время казалось, что идея зашла в тупик, но учёные постоянно придумывают новые решения. Так учёные установили, что люциферины бывают разные. Ранее для создания светящихся растений использовалась ДНК животных. Но было установлено, что содержание люциферина в некоторых видах грибов в сотни раз выше, более того, он лучше совместим с биохимией растений. На практике это даёт более яркое и стабильное органическое свечение.

Реальные исследования

В России пока нет полного проекта по созданию светящихся деревьев, но отечественные исследователи, как я и говорил выше, продвинулись в исследовании люциферина. Они обнаружили девятый тип люциферина в грибах, совместимый с растительной биохимией. Это действительно важный шаг к созданию самосветящихся растений и, возможно, деревьев—фонарей в перспективе.

За рубежом стартап Allumen (Дания) изучает возможность встроить водоросли с биолюминесценцией в растения, чтобы получить естественное свечение. В то время как компания Light Bio решила подзаработать на своих разработках в этой сфере, и открыла оформление заказов на свое растение под названием «Светлячок Петуния» по цене 29$. На данный момент стоимость достигает 99$.

Другие не отстают в этой сфере. Проект Glowing Plant из США собирал средства на создание светящихся комнатных растений, но столкнулся с тем, что яркость была слишком слабой и не смог выйти на рынок. Также известно, что в университетах Кембриджа и MIT проводятся исследования в этом направлении.

Перспективы концепции

Как уже понятно, перспективы концепции оцениваются очень высоко, поэтому так много компаний, институтов и университетов работают в этом направлении. Сокращение потребления электроэнергии при создании светящихся деревьев является не единственным плюсом. Также можно сократить выбросы CO₂. Кроме того, биолюминесцентное свечение мягкое и менее инвазивное для экосистем, чем искусственное освещение. Но и это ещё не всё: изучения процессов биолюминесценции показали, что в перспективе можно создать растения, которые будут реагировать на изменение внешней среды. То есть можно создать растения, которые, к примеру, будут светиться при наличии в атмосфере или грунтах определённых вредных веществ. Таким образом, на улицах могут появиться органические индикаторы.

Однако сейчас всё это находится в стадии перспектив. Учёным предстоит решить ещё много задач. Во-первых, яркость создаваемых сейчас растений по-прежнему очень мала, её нужно увеличить в тысячи раз для использования в качестве освещения. Однако если растения отдают много энергии на свечение, они погибают или сильно замедляют свой рост. Даже если удастся создать дерево, которое можно будет использовать в качестве уличного фонаря, его стоимость должна быть экономически целесообразной для замены привычного нам освещения.

Заключение

На сегодня биолюминесцентные деревья остаются экспериментальной лабораторной технологией, которая нуждается в значительных доработках. Однако когда-то мы и представить себе не могли, что у каждого будет смартфон с доступом в интернет со скоростью 4-5G, а сейчас это является нормой. Возможно, так произойдет и со светящимися деревьями. В общем, поживем — увидим. А на этом у меня все, благодарю всех за внимание.