Биолюминесценция — способность живых организмов производить свет — встречается в природе повсеместно: светлячки, глубоководные рыбы, некоторые грибы и, конечно, морские водоросли. Вид Pyrocystis lunula даёт то самое завораживающее синее свечение, которое можно увидеть ночью на некоторых пляжах — когда волны или проплывающие мимо существа тревожат воду. Это чистая биохимия: внутри клетки происходит реакция между белком луциферином и ферментом люциферазой, и в результате выделяется свет — без тепла, без провода, без батарейки.
Проблема была в том, что такая вспышка длится буквально миллисекунды и возникает непредсказуемо. Управлять ею не получалось.
Учёные решили попробовать химический подход. Они поместили водоросли в растворы с разным уровнем кислотности. Кислая среда с pH около 4 — примерно как у томатного сока — сработала: водоросли засветились и не гасли в течение 25 минут. Это не просто красиво — это уже практически применимо.
Следующий шаг оказался ещё интереснее: водоросли поместили внутрь объектов, напечатанных на 3D-принтере из природного гидрогеля. Организмы прекрасно себя чувствовали внутри таких конструкций неделями, а после четырёх недель сохраняли 75% яркости свечения.
Авторы исследования видят сразу несколько направлений применения. Во-первых, это биосенсоры для мониторинга качества воды — водоросли могут реагировать свечением на присутствие токсинов или загрязнителей. Во-вторых, освещение для автономных роботов, работающих в тёмных или труднодоступных средах. В-третьих — потребительские товары вроде экологичных светящихся изделий, которые придут на смену синтетическим глоустикам.
«Мне было интересно, можно ли создать мир, в котором для производства света мы используем не электричество, а биологию», — объясняет профессор Вил Срубар, руководитель проекта.
Это исследование — ещё одно напоминание о том, что природа давно решила многие задачи, которые мы только начинаем формулировать. Иногда достаточно правильно её спросить.
