Rose e petunie che brillano di luce propria, come nella jungla di Avatar

Piante luminescenti

Piante che brillano di luce propria, come quelle della giungla del film Avatar. Ma stavolta la fantascienza non c’entra nulla: è tutto vero e vegeto, è il caso di dirlo. Questa la notizia: un team di scienziati del Mrc London Institute of Medical Sciences è appena riuscita, servendosi di tecniche di ingegneria genetica, a inserire nel genoma di diversi vegetali frammenti del dna di funghi bioluminescenti, ottenendo così delle piante in grado di brillare di luce propria. I dettagli della scoperta sono contenuti in un articolo appena pubblicato sulla rivista Nature Biotechnology.

Alla ricerca della luce nelle piante

Il fenomeno della bioluminescenza delle piante è cosa nota da tempo alla comunità scientifica. Già diversi anni fa, un’équipe di scienziati del Massachusetts Institute of Technology di Boston aveva bioingegnerizzato diversi vegetali, tra cui il crescione, gli spinaci e la rucola, inserendovi un particolare enzima, la luciferasi (la sostanza responsabile della luce emessa dalle lucciole) che agendo sulla luciferina dà luogo alla reazione chimica che provoca l’emissione di luce. Allora, gli esperti si erano serviti di nanoparticelle immerse in una soluzione speciale, che fungevano da vettori per trasferire il sistema di illuminazione nei vegetali. Il risultato fu soddisfacente: le piante così trattate riuscirono a emettere luce fioca per circa quattro ore, prima di spegnersi.

Dall’acido caffeico ai fotoni

Il risultato di oggi è un bel passo avanti, e prende le mosse da una scoperta risalente a circa un anno fa, quando sono stati per la prima volta isolati i frammenti di codice genetico responsabili della bioluminescenza di alcuni funghi. Il fenomeno è legato a una molecola, l’acido caffeico (che, a dispetto del nome, non ha niente a che fare con la caffeina), in grado di produrre luce attraverso un ciclo metabolico in cui sono coinvolti quattro enzimi: due di loro trasformano l’acido caffeico in un cosiddetto “precursore luminescente”, che poi viene ossidato da un terzo enzima con la conseguente produzione ed emissione di un fotone, il componente elementare della luce; l’ultimo enzima, infine, converte nuovamente la molecola ossidata in acido caffeico, facendo ricominciare il ciclo. Nelle piante, l’acido caffeico è contenuto nella lignina, la sostanza che conferisce robustezza alle pareti cellulari – e che, per inciso, fa parte della cosiddetta lignocellulosa, la biomassa più abbondante sulla Terra. L’acido caffeico, inoltre, è corresponsabile di molte altre caratteristiche dei vegetali, tra cui colore, fragranza e concentrazione di antiossidanti.

Piante luminescenti

Una luce per guardare dentro

Gli autori del lavoro appena pubblicato hanno inserito i geni legati alla conversione dell’acido caffeico in luce in diverse piante di tabacco, scelto in virtù del suo genoma (relativamente semplice e ben conosciuto) e del fatto che cresce molto rapidamente. La pianta così modificata, dicono gli scienziati, ha prodotto oltre un miliardo di fotoni al minuto, quella che definiremmo “una bella luce”, almeno dieci volte più intensa a quella ottenuta in tutti gli esperimenti precedenti. La produzione di luce ha coinvolto tutti gli organi della pianta – foglie, steli, radici e fiori – e non ne ha assolutamente compromesso la salute. Oltre alle possibili applicazioni commerciali, la scoperta è anche di interesse biologico: la luce emessa dalle piante, infatti, è un buon indicatore metabolico del loro benessere, dal momento che può rivelare lo stato fisiologico dei vegetali e la loro risposta alle condizioni ambientali circostanti. Per esempio, gli scienziati hanno notato che l’intensità della luce emessa aumenta quando si pone vicino alla pianta una buccia di banana matura, che emette etilene, e che le parti più giovani delle piante, e i suoi fiori, tendono a brillare più intensamente. Gli esperti dicono che i risultati si possono replicare anche per rose e petunie, e che raffinando la tecnica sarà possibile ottenere una luce ancora più intensa.

Credits immagini e video: Planta / LMS London Institute of Medical Sciences
Riferimenti: Nature Biotechnology