За допомогою вуглецевих нанотрубок можна змусити рослини «засвоювати» такі довжини світлових хвиль, які недоступні їх фотосинтетичного апарату, а також відчувати токсичні і вибухонебезпечні речовини в повітрі.
Якщо не заглиблюватися в молекулярно-біохімічні подробиці, то фотосинтез - це здатність створювати органічні речовини з неорганічних (води і вуглекислого газу) за допомогою енергії світла. Винахід, безумовно, дивовижне, але при цьому навіть в шкільних підручниках пишуть, що ефективність поглинання світла при фотосинтезі не перевищує 10%. Тобто саме настільки мізерну частку доступного їм випромінювання фотосинтетические комплекси можуть звернути на користь організму. (В даному випадку мова йде саме про те випромінюванні, яке дійшло до фотосинтезуючої клітини.)
У мембранах хлоропластів знаходяться пігменти і обслуговуючі їх білки: світло вибиває електрон з молекули пігменту, і цей електрон починає подорож по молекулам-переносників. Енергію, яка виділяється з потоку електронів, клітина використовує для синтезу вуглеводів, ну а кисень тут побічний продукт реакції. Якщо хлоропласти вийняти з рослинної клітини, вони можуть якийсь час працювати самі, проте через декілька годин перестають: світло і кисень пошкоджують білки фотосинтетичного апарату. Поки хлоропласт знаходиться в клітці, такі ось пошкодження своєчасно усуваються, але поза клітиною ремонтувати фотосинтетические агрегати нікому, у самих хлоропластів інструментів для цього немає.
Рішення здається очевидним: забезпечити хлоропласти якимось антиоксидантом. Дослідники використовували для цього наночастинки з оксиду церію, який відомий як потужний антиоксидант, здатний знешкоджувати широкий спектр агресивних радикалів-оксілітелей. Наночастки закутували в оболонку з поліакрилової кислоти, яка дозволяла їм проникнути крізь зовнішню мембрану хлоропластів. Дійсно, так вдалося сильно зменшити пошкодження молекул, проте вчених зацікавила ще й сама можливість впровадження в хлоропласт якихось «сторонніх тіл».
Використовуючи ту ж техніку, вони впровадили в хлоропласти комплекс з вуглецевих нанотрубок, покритих негативно зарядженої ДНК. Ці нанотрубки зіграли роль светоулавлівающіх антен. Відомо, що одна з причин низької ефективності фотосинтезу полягає в тому, що фотосинтетические пігменти не можуть зловити деякі світлові хвилі - наприклад, ультрафіолетову, зелену або хвилі, близькі до інфрачервоним.
Вуглецеві нанотрубки стали чимось на зразок «фотопротезов», які допомогли спіймати довжини хвилі, недоступні звичайним хлоропластам. І якщо вимірювати ефективність фотосинтезу по індукують світлом потоку електронів через внутрішні мембрани хлоропластів, то після введення нанотрубок ефективність ця сильно зросла - на цілих 49%. А з церієву наночастинками хлоропласти залишалися активні ще й кілька додаткових годин, незважаючи на збільшений потік електронів.
Тобто, по суті, головний сенс цієї роботи не стільки в тому, що у рослин можна підвищити ефективність фотосинтезу, скільки в самій можливості появи биосинтетических рослин із заданими функціями. Наночастки допомагають нам створити щось на зразок біомашина. ну а вже що ця біомашина робитиме, активно поглинати вуглекислий газ або повідомляти нам про появу якихось шкідливих речовин в атмосфері - залежить від побажань замовника.
Інші новини по темі: