Categories: Biologi

Peneliti Menciptakan Tanaman yang Memancarkan Cahaya

Bayangkan bahwa alih-alih menyalakan lampu saat gelap, Anda bisa membaca dengan tanaman yang memancarkan cahaya di meja Anda.

Insinyur MIT telah mengambil langkah awal yang penting untuk mewujudkan visi tersebut. Dengan menanamkan nanopartikel khusus ke dalam daun tanaman selada air, mereka menginduksi tanaman untuk menghasilkan cahaya remang selama hampir empat jam.

Mereka percaya bahwa, dengan pengoptimalan lebih lanjut, tanaman semacam itu pada suatu hari akan cukup terang untuk menerangi ruang kerja.

“Tujuannya adalah membuat tanaman yang dapat berfungsi sebagai lampu meja – sebuah lampu yang tidak perlu Anda pasang. Cahaya ini pada akhirnya didukung oleh metabolisme energi tanaman itu sendiri,” kata Michael Strano, the Carbon P. Dubbs Profesor Teknik Kimia di MIT, penulis senior penelitian ini.

Teknologi ini juga bisa digunakan untuk pencahayaan dalam ruangan dengan intensitas rendah, atau untuk mengubah pohon menjadi lampu jalan bertenaga mandiri, ungkap periset.

Post Doctoral MIT Seon-Yeong Kwak adalah penulis utama penelitian ini, yang diterbitkan dalam jurnal Nano Letters.

Tanaman nanobionik untuk tanaman yang memancarkan cahaya

Tanaman nanobionik merupakan area penelitian baru yang dipelopori oleh laboratorium Strano.

Penelitian ini bertujuan untuk memberi fitur baru pada tanaman, dengan menanamkan berbagai jenis nanopartikel.

Tujuan dari kelompok ini adalah untuk merekayasa tanaman sehingga dapat mengambil alih fungsi yang sekarang dilakukan oleh perangkat listrik.

Para periset sebelumnya telah merancang tanaman yang dapat mendeteksi bahan peledak dan mengkomunikasikan informasi tersebut ke smartphone, serta tanaman yang dapat memantau kondisi kekeringan.

Tanaman nanobionik sebagai sumber energi masa depan

Pencahayaan, yang menyumbang sekitar 20 persen konsumsi energi di seluruh dunia, tampaknya menjadi target berikutnya yang cukup logis.

“Tanaman dapat memperbaiki diri sendiri, mereka memiliki energi sendiri, dan mereka dapat menyesuaikan diri dengan lingkungan luar,” ujar Strano.

“Kami pikir ini adalah ide yang telah tiba saatnya. Ini adalah masalah sempurna untuk tanaman nanobionik.”

Baca juga : Energi Terbarukan Masa Depan Berasal dari Laut

Cara kerja tanaman yang memancarkan cahaya

Untuk membuat tanaman yang memancarkan cahaya, tim MIT beralih ke luciferase, yaitu suatu enzim yang memberi cahaya pada kunang-kunang.

Luciferase bekerja pada molekul yang disebut luciferin, menyebabkannya memancarkan cahaya.

Molekul lain, yang disebut co-enzyme A, membantu proses tersebut dengan menghilangkan produk samping reaksi yang dapat menghambat aktivitas luciferase.

Tim MIT mengemas masing-masing dari ketiga komponen ini ke dalam jenis carrier nanopartikel yang berbeda.

Nanopartikel ini semuanya terbuat dari bahan-bahan yang diklasifikasikan FDA Amerika Serikat sebagai “umumnya dianggap aman”.

Nanopartikel membantu setiap komponen tersebut dapat sampai ke bagian yang tepat pada tanaman.

Nanopartikel ini juga dapat mencegah komponen tersebut mencapai konsentrasi yang dapat menjadi racun bagi tanaman.

Para peneliti menggunakan nanopartikel silika dengan diameter sekitar 10 nanometer untuk membawa luciferase.

Mereka menggunakan partikel polimer PLGA dan chitosan yang sedikit lebih besar untuk membawa luciferin dan koenzim A.

Untuk menempatkan partikel ke dalam daun tanaman, para peneliti pertama-tama mencampurkan partikel tersebut dalam larutan. Kemudian tanaman dibenamkan ke dalam larutan dan diberikan tekanan tinggi.

Hal ini memungkinkan partikel masuk ke dalam daun melalui pori-pori kecil yang disebut stomata.

Partikel yang melepaskan luciferin dan koenzim A dirancang untuk terakumulasi di ruang ekstraselular mesofil, lapisan dalam daun.

Sementara partikel yang lebih kecil membawa luciferase memasuki sel-sel yang membentuk mesofil.

Partikel PLGA secara bertahap melepaskan luciferin, yang kemudian memasuki sel tumbuhan, di mana luciferase melakukan reaksi kimia yang membuat luciferin bercahaya.

Upaya awal para peneliti pada proyek ini menghasilkan tanaman yang memancarkan cahaya selama sekitar 45 menit, yang kemudian telah meningkat menjadi 3,5 jam.

Cahaya yang dihasilkan oleh satu bibit selada 10 sentimeter saat ini adalah sekitar seperseribu jumlah yang dibutuhkan untuk membaca.

Namun para periset percaya bahwa mereka dapat meningkatkan cahaya yang dipancarkan serta durasi cahaya tersebut, dengan mengoptimalkan lebih lanjut konsentrasi dan pelepasan komponen.

Transformasi tanaman

Upaya sebelumnya untuk menciptakan tanaman pemancar cahaya mengandalkan tanaman rekayasa genetika untuk mengekspresikan gen tersebut untuk luciferase.

Namun ini adalah proses melelahkan yang menghasilkan cahaya yang sangat redup.

Penelitian tersebut dilakukan pada tanaman tembakau dan Arabidopsis thaliana, yang umum digunakan untuk studi genetik tanaman.

Berbeda dengan hal tersebut, metode yang dikembangkan oleh laboratorium Strano ini dapat digunakan pada semua jenis tanaman.

Sejauh ini, selain terhadap tanaman selada air, mereka juga telah mendemontrasikannya terhadap arugula, kangkung, dan bayam.

Untuk versi teknologi masa depan, para periset berharap dapat mengembangkan cara untuk menyemprotkan nanopartikel ke daun tanaman, yang memungkinkan transformasi pohon dan tanaman besar lainnya menjadi sumber cahaya.

“Target kami adalah melakukan satu perawatan ketika tanaman merupakan tanaman bibit atau tanaman dewasa, dan tetap dapat memilikinya seumur hidup tanaman,” ujar Strano.

“Pekerjaan kami sangat serius untuk membuka jalan bagi lampu-lampu jalan, yang tidak lain hanyalah pohon yang diberi perlakuan, dan untuk pencahayaan tidak langsung di sekitar rumah.”

Para periset juga telah menunjukkan bahwa mereka dapat mematikan lampu tersebut dengan menambahkan partikel nano yang membawa penghambat luciferase.

Hal ini dapat memungkinkan mereka untuk akhirnya menciptakan tanaman yang dapat mematikan emisi cahaya mereka sebagai respons terhadap kondisi lingkungan seperti sinar matahari, ungkap periset.

Penelitian mengenai tanaman yang memancarkan cahaya ini didanai oleh Departemen Energi AS.

Sumber :

www.news.mit.edu

www.pubs.acs.org

www.sciencedaily.com

www.independent.co.uk

www.dailymail.co.uk

www.techtimes.com

Recent Posts

Ilmuwan menciptakan emas tertipis di dunia – Sains Terkini

Para ilmuwan di Universitas Leeds telah menciptakan bentuk emas baru yang tebalnya hanya dua atom - emas tertipis yang tidak… Read More

8 mins ago

Pengukuran konstan Hubble baru menambah misteri tingkat ekspansi alam semesta – Sains Terkini

Para astronom telah membuat pengukuran baru tentang seberapa cepat alam semesta mengembang, menggunakan jenis bintang yang sama sekali berbeda dari… Read More

1 hour ago

Tanaman yang tertekan harus memiliki zat besi di bawah kendali – Sains Terkini

Tidak seperti hewan, tanaman tidak dapat bergerak dan memanfaatkan sumber daya baru ketika ada kelangkaan atau kekurangan nutrisi. Sebaliknya, mereka… Read More

1 hour ago

Pencairan gletser bawah air terjadi pada tingkat yang lebih tinggi daripada prediksi pemodelan – Sains Terkini

Para peneliti telah mengembangkan metode baru untuk memungkinkan pengukuran langsung pertama tingkat lelehan kapal selam dari gletser tidewater, dan, dengan… Read More

7 hours ago

Pembelajaran mesin menerjemahkan pengaruh genetik terhadap perilaku – Sains Terkini

Tikus berlarian sambil mencari makan, tetapi genetika mungkin adalah tangan yang tak terlihat mengendalikan gerakan berkelok-kelok ini. Para peneliti di… Read More

7 hours ago

Pulsa plasma magnetik tereksitasi oleh putaran UK di atmosfer matahari – Sains Terkini

Sebuah tim ilmuwan internasional yang dipimpin oleh University of Sheffield telah menemukan bukti pengamatan yang sebelumnya tidak terdeteksi dari gelombang… Read More

8 hours ago