Lần đầu chế tạo thành công cây tự phát sáng đa sắc trong bóng tối

Những loài cây với khả năng phát ra ánh sáng đủ để nhìn rõ cả đoạn đường tối nghe như chỉ tồn tại trong truyện khoa học viễn tưởng hay thần thoại. Nhưng thực tế, các nhà khoa học Mỹ đã từng tạo ra một loại cây có thể phát ra ánh sáng mờ màu xanh lục. Thậm chí loại cây này còn được đưa vào thương mại hóa.

Mới đây, một nhóm nhà nghiên cứu Trung Quốc còn tiến xa hơn khi thông báo đã tạo ra những loài cây có khả năng phát quang đa sắc, với cường độ sáng lớn nhất từ trước tới nay.

“Bạn hãy hình dung về một thế giới như trong bộ phim Avatar, nơi những cái cây tỏa sáng khiến cả hệ sinh thái trở nên rực rỡ," nhà sinh học Shuting Liu, giảng viên Đại học Nông nghiệp Nam Trung Quốc ở Quảng Châu và là đồng tác giả nghiên cứu được công bố ngày 27/8 trên tạp chí Matter, cho biết. “Chúng tôi muốn biến viễn cảnh này thành hiện thực bằng cách sử dụng những vật liệu đã quen thuộc trong phòng thí nghiệm. Hãy tưởng tượng một ngày nào đó cây phát sáng có thể thay thế đèn đường.”

Để tạo ra cây phát sáng, Liu và các cộng sự đã tiêm hạt nano của chất strontium aluminate vào trong thân cây sen đá Echeveria Mebina. Strontium aluminate là vật liệu thường dùng trong đồ chơi phát sáng. Nó có đặc tính hấp thụ ánh sáng và sau đó tỏa sáng dần dần.

Phương pháp của nhóm nhà khoa học Trung Quốc khác hẳn với kỹ thuật chỉnh sửa gene từng được nhóm nghiên cứu ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT - Mỹ) tiên phong áp dụng.

Việc tiêm hạt nano vào cây thay vì can thiệp gene đã giúp nhóm có thể tạo ra cây phát sáng đa sắc, gồm màu đỏ, xanh lam và xanh lục. Trong thử nghiệm tước đây, ánh sáng do cây phát ra chỉ có màu xanh lục, do đặc tính tự nhiên của thực vật.

“Chỉnh sửa gene là một hướng tiếp cận hay ho,” Liu nói với CNN, “Nhưng chúng tôi lại được truyền cảm hứng từ việc một số vật liệu vô cơ được "sạc đầy" bằng ánh sáng và sau đó phát sáng ra dần dần. Ngoài ra còn phải kể tới những nỗ lực trước đây về chế tạo cây phát sáng, yếu tố đã gợi mở khái niệm chiếu sáng bằng thực vật, thậm chí là làm đèn đường từ cây xanh. Vì vậy, mục tiêu của chúng tôi là tích hợp các vật liệu phát sáng đa sắc nhằm lưu ánh sáng thật lâu vào thân cây. Việc này cũng giúp vượt qua giới hạn về màu sắc, đồng thời cung cấp cách thức lưu trữ và phát sáng độc lập với hoạt động quang hợp".

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh tính ứng dụng cao của nghiên cứu mới bằng cách dựng một bức tường làm từ 56 cây sen đá. Ánh sáng do chúng phát ra đủ mạnh để người ta có thể nhìn rõ chữ, hình ảnh và cả thân người đứng cách cây khoảng 10cm.

Sau khi được tiêm strontium aluminate và đặt dưới ánh nắng vài phút, cây có thể phát sáng lâu tới 2 giờ. Dù ánh sáng yếu dần theo thời gian, cây vẫn có thể "sạc" lại nhiều lần thông qua việc tiếp xúc với ánh nắng. Liu cho biết tác dụng của việc tiêm strontium aluminate kéo rất dài. Sau 25 ngày kể từ thời điểm tiêm chất này, các lá cây sen đá vẫn phát sáng khi được kích thích bằng tia tử ngoại, kể cả khi chúng đã héo.

Cây sen đá phát quang mạnh trong bóng tối, đủ để chiếu sáng những người ở gần nó. (Nguồn: CNN)

Được biết, để khắc phục nguy cơ strontium aluminate phân hủy sẽ gây hại cho cây, nhóm nghiên cứu đã phát triển một lớp phủ hóa học bọc lấy vật liệu này. Ngoài ra, trong một nghiên cứu khác công bố trên tạp chí Nature Biotechnology, các nhà khoa học còn cho thấy việc chèn dữ liệu di truyền từ nấm phát quang vào cây sẽ giúp chúng phát sáng rất mạnh, qua đó gợi mở tiềm năng về việc chế tạo một “hệ thống chiếu sáng bền vững và hiệu quả”.

Tuy nhiên, không phải ai cũng lạc quan với viễn cảnh dùng cây xanh chiếu sáng. “Tôi thích nghiên cứu này. Nó thú vị đấy. Nhưng tôi nghĩ nó hơi vượt quá khả năng của chúng ta hiện tại, và có thể là quá sức chịu đựng của cây,” giáo sư John Carr, chuyên gia về khoa học thực vật tại Đại học Cambridge, Anh, nhận định. “Ngoài ra, với việc cây chỉ phát ra một năng lượng hạn chế, tôi không tin chúng có thể thay thế đèn đường trong tương lai gần”.

Bản thân Liu cũng thừa nhận các cây phát sáng do nhóm tạo ra “vẫn còn lâu mới đạt được khả năng chiếu sáng thực sự" vì cường độ phát quang quá yếu để dùng trong ứng dụng thực tiễn. Ngoài ra, nhóm cũng đang tiếp tục đánh giá mức độ an toàn của hạt phát sáng khi nó tiếp xúc với cây xanh, cũng như với động vật.

Hiện tại, bà cho rằng cây phát sáng mới được tạo ra chỉ phù hợp để làm đồ trang trí hay đèn ngủ nghệ thuật. Nhưng Liu vẫn kỳ vọng sẽ tăng cường mức độ phát sáng trong tương lai, cũng như giải quyết được vấn đề lo ngại an toàn, để tạo ra những khu vườn tự phát sáng tuyệt đẹp vào ban đêm.

Trong tự nhiên, cho đến nay khoa học vẫn chưa tìm thấy loài cây xanh bậc cao nào, có khả năng tự phát sáng giống như mô tả ở phim Avatar. Hiện tượng “cây phát sáng” mà con người đôi khi nhìn thấy ở trong rừng, hay trên các thân gỗ mục, thường bắt nguồn từ các sinh vật khác sống cộng sinh hoặc ký sinh trên đó. Nổi bật nhất là nhóm nấm phát quang và một số loài vi khuẩn phát sáng, sẽ tạo ra ánh sáng mờ ảo khiến nhiều người lầm tưởng rằng cây là nguồn sáng.

Trong giới nấm, các nhà khoa học đã ghi nhận hơn 80 loài nấm có khả năng phát sáng tự nhiên. Những loài này phân bố rộng rãi ở nhiều vùng rừng ẩm trên thế giới, đặc biệt là vùng nhiệt đới.

Ánh sáng chúng phát ra thường có màu xanh lục dịu, đủ để nhìn thấy trong bóng tối. Một ví dụ điển hình là nấm armillaria mellea, còn gọi là nấm mật ong. Hệ sợi nấm của loài này có thể xâm nhập vào rễ cây hoặc gỗ mục và phát sáng, khiến cả thân gỗ như tỏa sáng trong đêm.

Ở Nhật Bản và một số khu vực châu Á, loài mycena chlorophos rất nổi tiếng nhờ các quả thể nhỏ bé của nó phát ra ánh sáng xanh lục đẹp mắt. Trong khi đó, nấm panellus stipticus mọc trên gỗ mục ở Bắc Mỹ và châu Âu cũng là một loài có khả năng phát quang khá mạnh. Cơ chế phát sáng của các loài nấm này tương tự như ở đom đóm, dựa trên phản ứng hóa học giữa enzyme luciferase và chất luciferin trong cơ thể./.

(Vietnam+)

Nguồn: https://www.vietnamplus.vn/lan-dau-che-tao-thanh-cong-cay-tu-phat-sang-da-sac-trong-bong-toi-post1059868.vnp