Planten die in het donker gloeien lijken iets dat alleen in Avatar of een post-apocalyptische film voorkomt.
En toch bestaan ze echt – wetenschappers proberen al meer dan dertig jaar gloeiende planten te ontwikkelen, sinds Keith Wood de eerste introduceerde door genen van glimwormen te gebruiken. (1)
Het licht was zwak, maar het was er.
Deze planten konden echter niet uit zichzelf gloeien. Ze moesten worden besproeid met luciferine uit glimwormen om een lichte luminescentie te produceren.
Latere pogingen mislukten eveneens om te worden gecommercialiseerd, omdat wetenschappers er simpelweg niet in slaagden planten te creëren die uit zichzelf licht gaven – en dat is precies wat wij tuiniers willen.
Ze moesten worden ondergedompeld in een vloeistof met glimworm-luciferine en konden enkele uren oplichten, maar dat was alles. (2) Bovendien waren deze processen duur en giftig voor de planten.
Een andere manier om luminescente planten te maken is het gebruik van genen van mariene bacteriën, die van nature licht uitstralen. (3)
Dit was een eerste doorbraak, omdat planten niet hoefden te worden besproeid of ondergedompeld in een vloeistof. Toch bleek het niet geschikt voor commerciële toepassing, omdat het proces moeilijk uit te voeren was en maar weinig licht opleverde.
In 2013 startte A. Evans een Kickstartercampagne om luminescente planten te creëren die elektrische verlichting zouden kunnen vervangen, ditmaal met behulp van andere bacteriën. Iedereen die geld doneerde, zou zaden van deze gloeiende planten ontvangen.
Maar ook dit bedrijf kwam niet dichter bij een oplossing, want gloeiende kamerplanten creëren bleek veel moeilijker dan gedacht.
Bij recent onderzoek ontdekten wetenschappers echter dat ze de caffeïnezuurcyclus van gloeiende schimmels konden gebruiken en integreren in planten die ze wilden laten oplichten. (4)
Karen Sarkisyan, medeoprichter van Light Bio, samen met Wood en een internationaal onderzoeksteam, identificeerde een paddenstoel genaamd Neonothopanus nambi en zijn gloeiende enzymen, voegde deze toe aan tabaksplanten en liet ze daadwerkelijk gloeien.
Ze gebruikten tabaksplanten omdat die snel groeien, en zagen al snel resultaten. Het eindresultaat: luminescente tabaksplanten met een gloed in hun wortels, stengels, bladeren en bloemen.
Volgens Wood werkt dit omdat er een uitzonderlijke metabole compatibiliteit bestaat tussen de schimmelgenen en de plant.
Zowel de gloeiende paddenstoel als de plant bevatten caffeïnezuur, maar N. nambi bezit vier enzymen die dit zuur omzetten in luciferine, wat de groene gloed veroorzaakt.
De plant die Light Bio uiteindelijk creëerde – de gloeiende petunia – bevat deze schimmelgenen die verantwoordelijk zijn voor de luminescentie.
Ze bevat DNA van deze bioluminescente paddenstoel en straalt een zachte gloed uit in alle groeifasen, al zijn de bloemen het meest lichtgevend.
Sarkisyan vermeldde dat deze planten zowel in het donker als bij daglicht gloeien, wat ze nog interessanter maakt dan de oorspronkelijke gloeiende paddenstoel.
En afgelopen maand kreeg het bedrijf toestemming om hun gloeiende petunia’s in de Verenigde Staten te verkopen. De USDA concludeerde dat ze geen verhoogd risico vormen voor plagen of ziekten bij andere gewassen of planten. (5)
Het bedrijf is van plan om deze wonderen van de natuur begin volgend jaar te gaan leveren.
“Het is iets waar mensen al eeuwen over praten. Iedereen wilde gloeiende planten, maar het was gewoon niet mogelijk,” zegt Wood.
Nu is het zover – en genetische modificatie is allang geen verre toekomstmuziek meer. In de VS bestaan al veel genetisch gemodificeerde gewassen die de opbrengst verhogen, maar er zijn nog niet veel sierplanten op de markt. (6)
Toch hebben blauwe rozen en verschillende paarse anjers inmiddels hun weg gevonden naar de bloemensector. (7,8)
Er is echter één aspect van bioluminescente planten dat mogelijk een negatieve invloed kan hebben op het ecosysteem. Ze zouden de natuurlijke cyclus van insecten kunnen verstoren – hun migratie, voortplanting enzovoort – wat gevolgen zou kunnen hebben voor de biodiversiteit.
Volgens Light Bio hangt het echter sterk af van hoeveel planten er worden gekweekt. De hoeveelheid nachtelijk licht die deze auto-luminescente petunia’s uitstralen is namelijk veel kleiner dan die van kunstmatige verlichting, zo stellen ze in hun aanvraag bij de USDA.
Het mooiste aan dit alles is dat deze planten nu daadwerkelijk verkrijgbaar zijn – je kunt jouw Firefly petunia zelfs nu al reserveren. Er zijn al duizenden reserveringen, dus wacht niet te lang.
Het plan is om de planten volgend voorjaar eerst online te verkopen en daarna ook via tuincentra.
Sarkisyan en Wood werken ondertussen aan de ontwikkeling van andere gloeiende sierplanten. Wood geeft aan dat het slechts een kwestie van tijd is voordat ze in andere kleuren verkrijgbaar zullen zijn, niet alleen in groen.
Toch zijn er altijd critici die twijfelen aan het nut van deze planten en zich afvragen wat ze kunnen doen wat gewone planten niet kunnen.
Om te beginnen kunnen ze de duisternis verlichten en harde kunstmatige verlichting vervangen. En bovendien: ze zijn gewoon ontzettend gaaf. Wie wil er nu geen gloeiende plant in huis?
“Wat we bij Light Bio in brede zin doen,” zegt Wood, “is het samenbrengen van de opmerkelijke natuurlijke diversiteit van bioluminescentie – die we vinden in vissen, glimwormen en natuurlijk paddenstoelen – met synthetische biologie.”
Bronnen:
- Ow, D. W. et al. (1986). Transient and Stable Expression of the Firefly Luciferase Gene in Plant Cells and Transgenic Plants. Science.
- Kwak, S.-Y. et al. (2017). A Nanobionic Light-Emitting Plant. Nano Letters.
- Krichevsky, A. et al. (2010). Autoluminescent Plants. PLOS ONE.
- Mitiouchkina, T. et al. (2020). Plants with Genetically Encoded Autoluminescence. Nature Biotechnology.
- APHIS Issues Regulatory Status Review Response: Light Bio Petunia (2023). U.S. Department of Agriculture.
- GMO Crops, Animal Food, and Beyond (2022). U.S. Food & Drug Administration.
- Nanjaraj Urs, A. N. et al. (2018). Cloning and Expression of a Non-Ribosomal Peptide Synthetase to Generate Blue Rose. ACS Synthetic Biology.
- Genetically Modified Carnations in Australia (2020). Australian Government Department of Health: Office of the Gene Technology Regulator.