Para peneliti telah merekayasa tumbuhan dengan menambahkan DNA yang diperoleh dari suatu jamur, sehingga senantiasa dapat bercahaya dengan sendirinya yang jauh lebih terang dari sebelumnya.
Cahaya biologis ini dapat digunakan oleh para ilmuwan untuk membantu sebuah penelitian yang memerlukan pengamatan pada suatu proses yang terjadi di bagian dalam tumbuhan. Selain itu, dapat juga digunakan sebagai tanaman dan bunga hias. Bahkan, mungkin bisa menggantikan lampu yang memerlukan tenaga listrik.
Para ilmuwan mengungkapkan bahwa cahaya yang dihasilkan pada organisme yang disebut bioluminesensi, ditemukan pada beberapa jamur. Cahaya ini, secara metabolik mirip dengan proses alami yang umum di antara tanaman.
Tidak seperti cahaya biologis yang ditemukan pada kunang-kunang dan pada organisme umumnya, cahaya ini tidak memerlukan bahan kimia agar tetap mempertahankan kemampuan mengeluarkan cahayanya. Tanaman yang mengandung DNA jamur akan selalu bercahaya secara terus menerus sepanjang siklus hidupnya. Menurut penulis, tanaman dapat menghasilkan lebih dari satu miliar foton per menit.
Keith Wood, CEO Light Bio menyatakan bahwa “tiga puluh tahun yang lalu, saya membantu menciptakan tanaman luminesens pertama menggunakan gen dari kunang-kunang. Tanaman baru ini dapat menghasilkan cahaya yang lebih terang dan lebih kuat, yang sebenarnya terkandung di dalam kode genetiknya.”
Light Bio adalah perusahaan baru yang berencana untuk mengkomersialkan teknologi baru ini pada tanaman rumah hias dalam kemitraan dengan Planta.
Namun, merancang fitur biologis baru lebih kompleks daripada sekadar memindahkan bagian genetik dari satu organisme ke organisme lain. Bagian yang baru ditambahkan harus secara metabolik terintegrasi di dalam inangnya. Untuk sebagian besar organisme, bagian-bagian yang diperlukan untuk bioluminesensi tidak semuanya diketahui.
Sampai saat ini, daftar bagian terlengkap hanya tersedia untuk bioluminesensi dari bakteri. Tetapi upaya sebelumnya untuk membuat tanaman bercahaya dari bagian ini belum berjalan dengan baik, sebagian besar karena bagian dari bakteri biasanya tidak bekerja dengan baik pada organisme yang lebih kompleks.
Sebelumnya, para ilmuwan telah menemukan bagian-bagian yang menopang bioluminesensi dalam jamur. Untuk pertama kalinya, cahaya hidup dari organisme multiseluler canggih sepenuhnya dapat ditentukan. Dalam laporan ini, penulis mengungkapkan bahwa bioluminesensi jamur bekerja sangat baik pada tanaman.
Ini memungkinkan mereka untuk membuat tanaman bercahaya yang setidaknya sepuluh kali lipat lebih terang. Menggunakan kamera dan smartphone biasa, iluminasi hijau direkam berasal dari daun, batang, akar, dan bunga. Selain itu, produksi cahaya berkelanjutan dicapai tanpa merusak kesehatan tanaman.
Meskipun jamur tidak terkait erat dengan tanaman, pancaran cahayanya berpusat pada molekul organik yang juga dibutuhkan pada tanaman untuk membuat dinding sel. Molekul ini, yang disebut asam kafeat, menghasilkan cahaya melalui siklus metabolisme yang melibatkan empat buah enzim. Dua enzim mengubah asam kafeat menjadi prekursor luminesens, yang kemudian dioksidasi oleh enzim ketiga untuk menghasilkan foton (cahaya). Enzim keempat mengubah kembali molekul yang teroksidasi menjadi asam kafeat untuk selanjutnya memulai kembali siklusnya.
Pada tanaman, asam kafeat adalah bahan pembangun lignin, yang membantu memberikan kekuatan mekanis pada dinding sel. Dengan demikian ia merupakan sumber daya terbarukan paling berlimpah di Bumi. Sebagai komponen utama metabolisme tanaman, asam kafeat juga merupakan bagian integral dari kebanyakan senyawa penting lainnya yang terlibat dalam warna, pewangi, antioksidan, dan sebagainya. Meskipun namanya mirip, asam kafeat tidak ada hubungannya dengan kafein.
Cahaya yang dipancarkan oleh tanaman memberikan indikator metabolisme internal. Ini dapat mengungkapkan status fisiologis tanaman dan responnya terhadap lingkungan. Misalnya, cahaya meningkat secara dramatis ketika kulit pisang matang diletakkan di dekatnya (yang memancarkan etilena). Bagian tanaman yang lebih muda cenderung bercahaya paling terang dan bunganya sangat bercahaya. Pola kerlap-kerlip atau gelombang cahaya sering terlihat, mengungkapkan perilaku aktif di dalam tanaman yang biasanya tidak terlihat.
Para ilmuwan di MIT sebelumnya telah mengembangkan tanaman bercahaya menggunakan teknik yang disebut nanobionic tanaman. Meskipun cara ini mempu menghasilkan cahaya sekitar satu triliun foton per detik, tetapi itu hanya berlangsung sekitar 3,5 jam saja.
Dalam penelitian yang dipublikasikan di Nature Biotechnology ini, penulis mengandalkan tanaman tembakau karena genetika yang sederhana dan pertumbuhannya yang cepat. Tetapi manfaat bioluminesensi jamur secara luas bisa sesuai untuk berbagai tanaman, termasuk periwinkle (tapak dara), petunia, dan mawar.
Fitur-fitur baru dari tanaman dapat dimungkinkan, seperti mengubah kecerahan atau warna sebagai respon terhadap manusia dan lingkungan.
