Anglies nanovamzdeliai tarsi galingas adatėlių frontas perskrodžia augalo lapo paviršių ir sminga į gyvų ląstelių chloroplastus – vietas, kur saulės energija fotosintezės būdu transformuojama į cheminę. Nanovamzdeliai, kurių paviršių sudaro vienasluoksnis anglies atomų tinklas, lape įsitvirtina tarsi tūkstančiai rakščių. Tačiau jie augalo nei pažeidžia, nei dirgina – svetimkūnis augalą patobulina.
Anglies nanovamzdeliai tarsi galingas adatėlių frontas perskrodžia augalo lapo paviršių ir sminga į gyvų ląstelių chloroplastus – vietas, kur saulės energija fotosintezės būdu transformuojama į cheminę. Nanovamzdeliai, kurių paviršių sudaro vienasluoksnis anglies atomų tinklas, lape įsitvirtina tarsi tūkstančiai rakščių. Tačiau jie augalo nei pažeidžia, nei dirgina – svetimkūnis augalą patobulina, rašo popularmechanics.com.
Masačusetsto technologijų instituto (JAV) mokslininkai žurnale „Nature Materials“ kovo 16 dieną paskelbė, jog į augalų lapus integravus anglies nanovamzdelius, pavyko reikšmingai padidinti augalų gebėjimą fotosintetinti: sukūrę pirmą pasaulyje bioninį augalą mokslininkai jo gebėjimą absorbuoti šviesą padidino 30 procentų.
„Iš esmės galima naudoti bet kokias nanodaleles. Nanovamzdelius pasirinkome tik dėl to, kad jie pasižymi įdomia savybe: jie absorbuoja šviesą, o koreguojant naudojamų nanovamzdelių skersmenį galima pasirinkti, kokią šviesos spektro dalį jie absorbuos“, – sako mokslininkų grupės narys, chemikas inžinierius Michaelas Strano.
Vienas iš esminių eksperimento sėkmės veiksnių buvo mokslininkų gebėjimas nanovamzdelius per augalo poras į chloroplastus nukreipti taip, kad augalas nebūtų pažeistas. Mokslininkams šiuo atveju šiek tiek padėjo sėkmingas įžvalgumas: visai atsitiktinai jie išsiaiškino, kad kiekvieną vamzdelį padengdami DNR molekulių plėvele jie ne tik paskatina chloroplastus „pagauti“ nanovamzdelius, bet ir suteikia galimybę vamzdeliams į trapius chloroplastus patekti nesuplėšant jų membranos.
„Tai buvo ypatingas ir stebėtinas atradimas. Iš pradžių nemanėme, kad vamzdeliai sugebės prasiskverbti. Buvo šiokių tokių duomenų, kad tai įmanoma, tačiau mums tai atrodė tarsi beprotiškas spėjimas“, – sakė prie tyrimo prisidėjęs augalų biologas Juanas Pablo Giraldo.
Apie bioninių augalų savybes mokslininkai dar daug ko nežino. Ir nors jie įsitikinę, kad nanovamzdeliai augalams leistų absorbuoti daugiau šviesos – ypač žalios ir ultravioletinės – nežinoma, kaip tiksliai ta šviesos energija transformuojama į cheminę. „Yra keli mechanizmai, per kuriuos gali būti panaudota papildoma šviesa. Nanovamzdeliai elektronus gali generuoti tiesiogiai arba jie skatina procesą, vadinamą rezonansinės energijos pernaša“ – tai būtų įmanoma, jeigu dėl šviesos nanovamzdeliai generuotų energijos turinčias daleles, vadinamas eksitonais. „Kol kas tikslaus mechanizmo nežinome, todėl nenorėčiau per daug spėlioti“, – sakė M. Strano.
Išankstiniai mokslininkų rezultatai rodo, kad anglies nanovamzdelių panaudojimas neturi įtakos augalo sveikatai ar ilgaamžiškumui. Tačiau Džordžijos universitete (JAV) nanomedžiagų įtaką biologinėms sistemoms tyrinėjantis mokslininkas Ramaraja Ramasamy tikina, kjog tą tvirtai bus galima pasakyti tik po ilgiau trunkančių tyrimų. „Kai į biologinę ląstelę įsiskverbia svetimkūnis, biologinė sistema to nepraleidžia nemačiomis“, – sakė mokslininkas.
Nors nanovamzdeliai ir panašios nanomedžiagos egzistuoja ir tyrinėjamos jau kelis dešimtmečius, mokslininkai pripažįsta, jog visai nestebina, kad iki šiol panašūs eksperimentai nebuvo sėkmingi, mat medžiagų mokslas ir augalų biologija yra labai menkai besisiejančios sritys.
Tačiau, nepaisant šios srities naujumo, mokslininkai džiaugiasi potencialių taikymo sričių gausa. M. Strano jau sukūrė augalą, į kurį prismaigstyta panašių anglies nanovamzdelių – jis reaguoja į ore esančius cheminius junginius. Kitaip tariant, augalas tampa cheminiu jutikliu. Dėl kontakto su tam tikrais cheminiais junginiais nanovamzdeliai generuoja energiją – ją galima užfiksuoti augalą stebint šilumos detektoriais. Mokslininko teigimu, nanovamzdelius galima modifikuoti taip, kad jie atrastų bet ką nuo sprogmenų iki nuodingų dujų.
Augalo prismaigstymas nanovamzdeliais nėra labai brangi procedūra: įvertinant ir padengimo DNR molekulėmis kainą, litras nanodalelių tirpalo, panaudoto jų eksperimente, gali būti pagamintas vos už 10 dolerių, o vienam lapui padengti tereikia 100 mikrolitrų.
Tiesa, R. Ramasamy išradimo pritaikomumo nevertino labai optimistiškai: „Negalėčiau įsivaizduoti šios technologijos komercializavimo anksčiau nei po 5 ar 10 metų. O kalbant apie augalus su cheminių dalelių jutiklio funkcija – kyla klausimas, ar tikrai augalai tą funkciją atliktų geriau nei dabar turima įranga“.
