Cientistas criam plantas que brilham e podem iluminar ambientes

Pode parecer um enredo de ficção, mas alguns cientistas foram capazes de criar plantas que brilham, produzindo sua própria luz. O fenômeno é visível e, segundo os responsáveis, as possibilidades são enormes.

Publicado pela Nature Biotechnology, o estudo revela que a bio-luminosidade encontrada em alguns fungos é metabolicamente similar a processos naturais comuns em muitas espécies de plantas. Os cientistas implantaram o DNA destes fungos em algumas plantas e, com isso, a luminosidade produzida foi muito maior.

Com esta luz biológica é possível observar o funcionamento interno das plantas, o que já era feito antes, mas com a presença de reativos químicos. Com o DNA dos fungos, as plantas passam a brilhar continuamente durante todo o seu ciclo de vida.

Este estudo é similar a um projeto realizado por cientistas do MIT em 2017 que usou nano partículas para converter a energia armazenada nas plantas em luz. Mas, neste caso, o brilho durou aproximadamente 4 horas. Na época, as plantas brilhantes ganharam uma exposição que explorava as possibilidades de seu uso na arquitetura ecológica.

Possibilidades

“A iluminação é responsável por grande parte da nossa demanda por energia, representando cerca de 20% do consumo mundial e contribuindo para a emissão de toneladas de carbono na atmosfera”, explica Michael Strano, professor de Engenharia Química de Carbono no MIT. “As plantas podem substituir muito mais do que a iluminação do seu escritório, por exemplo. Existe uma pegada de energia enorme que poderia ser substituída por elas”.

As plantas luminosas apresentadas recentemente podem ser usadas com finalidades funcionais e estéticas. Entre as possibilidades estão a criação de flores brilhantes e outras plantas ornamentais e até, no futuro, usar árvores para substituir postes de iluminação nas ruas. Seria uma luz verde que teria como fonte energia viva.

O estudo publicado pela Nature Biotechnology foi escrito por 27 cientistas, liderados pelos Doutores Karen Sarkisyan e Ilia Yampolsky. 

A pesquisa foi uma colaboração entre a startup Planta, de Moscou, o Instituto de Química da Academia de Ciências da Rússia, o Instituto de Ciências Médicas de Londres e o Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria.

Quer uma planta que brilha?

E já existe a ideia de comercializar as plantas que brilham, uma parceria entre a startup Planta e a Light Bio. “Há 30 anos participei da criação das primeiras plantas brilhantes, chamadas pirilampos. Estas novas plantas brilhantes produzem muito mais luz e de forma contínua, já que esta capacidade está ligada a seu código genético”, explica o CEO da Light Bio, Dr. Keith Wood.

Um processo complexo

No entanto, desenhar novas características biológicas é muito mais complexo do que simplesmente mover códigos genéticos. Assim como as engrenagens de um relógio, todas as partes de um ser vivo devem estar em harmonia.

Para a a maioria dos organismos, não existe conhecimento de todas as partes necessárias para se produzir a bio-luminosidade. Até o momento as tentativas de se criar esta iluminação foram feitas usando bactérias e não haviam funcionado. Cientistas acreditam que os organismos simples das bactérias não se adaptavam ao funcionamento mais complexo das plantas.

A descoberta de bio-luminosidade nos fungos usados para esta pesquisa aconteceu há pouco mais de um ano. Pela primeira vezfoi possível identificar a luz viva em um organismo multicelular avançado.

Os autores mostram no estudo que a bio-luminosidade dos fungos funciona particularmente bem nas plantas, o que permitiu a criação de plantas dez vezes mais brilhantes do que as que foram criadas anteriormente.

Com câmeras e smartphones comuns foi possível registrar a iluminação verde que vinha de folhas, talos, raízes e flores. E a iluminação constante não prejudica a saúde das plantas.

Luz vem de ácido e enzimas da própria planta

Apesar de haver grandes diferenças entre os fungos e as plantas usadas no estudo, a sua emissão de luz está relacionada a uma molécula orgânica que também é necessária para as paredes celulares das plantas.

Esta molécula, chamada de ácido caféico, produz luz através de um ciclo metabólico que envolve 4 enzimas. Duas enzimas convertem o ácido caféico em uma precursor da luminosidade, que é oxidado por uma terceira enzima para produzir um fóton. A quarta e última enzima do processo converte novamente a molécula oxidada em ácido caféico para que o ciclo comece novamente.  

Nas plantas o ácido caféico é um componente básico da lignina, que ajuda a dar resistência mecânica para as paredes celulares. Por tanto, é parte da biomassa das plantas, um recurso renovável e abundante na Terra.

Apesar da semelhança nos nomes, o ácido caféico não tem relação com a cafeína. Ele é um componente chave no metabolismo das plantas e também faz parte de outros compostos essenciais envolvido nas cores, fragrâncias e elementos antioxidantes dos vegetais.

Indicador da saúde das plantas

Ao conectar a produção de luz com esta molécula fundamental, o brilho emitido pelas plantas também pode ser usado como um indicador do seu metabolismo, revelando o seu estado fisiológico e suas respostas a fatores externos. 

Por exemplo, o brilho aumenta bastante quando se aproxima uma casca de banana da planta, pelo etileno que a casca emite. As partes mais jovens vão brilhas mais intensamente e as flores são particularmente brilhantes.

Os padrões cintilantes e as ondas de luz frequentemente são visíveis, revelando processos ativos dentro das plantas que normalmente estariam ocultos.