Pandora egy karnyújtásnyira van

Este, ha lemegy a nap, sötétbe borul a táj, csak a hold és a csillagok fénye nyújt valami gyengécske fényt a sötétben tájékozódáshoz. Legalábbis az ember által lakott településeken kívül, ahol nem világítanak lámpák. Vagy mégsem?

Azt a jelenséget, amikor élőlények fényt termelnek és bocsátanak ki, biolumineszcenciának nevezzük. A kibocsájtott fény energiáját valamely kémiai átalakulás szolgáltatja, vagyis a folyamathoz nincs szükség fényre illetve hőre. A tengeri, főképp mélytengeri lények közül hihetetlen sokan képesek fény kibocsájtására,  míg a szárazföldi lények közül csak néhány fénytermelő baktérium-, gomba- illetve ízeltlábú faj ismert. A szentjánosbogarak, köztük a  Photinus pyralis nőstényei is fényt villantanak fel, hogy a hímeknek jelezzék hollétüket. A fény termeléséhez víz, oxigén és egy luciferinnek nevezett anyag szükséges, a reakciót pedig a luciferáz nevű enzim indítja be. A jelenség csupán oxigén jelenlétében zajlik, annak hiányában a világítás megszakad. A fényerősség növelése érdekében a világító sejtek ráadásul egy zsírsejtekkel körülvett rétegben vannak, s ezek apró fényszóróként működnek. Biokémiai, sejtbiológiai kutatásokban a luciferáz riporter génként felhasználható, ilyenkor a vizsgálandó sejtekbe vagy élőlényekbe egy bizonyos promóter irányítása alatt álló luciferáz konstrukciót jutattnak, majd ezekben a sejtekben vagy szövetekben a luciferin szubsztrát jelenlétében történő fénykibocsájtást vizsgálják.  

1960-as években az Aequorea victoria nevű medúzából izoláltak egy aequorin nevű biolumineszcens fehérjét, amely kékes fényt képes előállítani. A medúza fehérjéi között találtak még egy érdekes polipeptidet, amelyik az aequorin kék fényét elnyelve zöld fluoreszcens fényt termel (a fluoreszcens fény termeléséhez szükséges energiát egy másik hullámhosszú fény elnyelése biztosítja, vagyis a fluoreszcencia nem tartozik a biolumineszcencia kategóriájába). Ez a fehérje azóta töretlen népszerűségre tett szert, alig akad olyan sejt- illetve molekuláris biológiai laboratórium, ahol ne alkalmaznák az eredeti zöld fluoreszcens fehérje (GFP) valamelyik  variánsát (a színskála szinte minden színében pompázó fluoreszcens fehérjék kidolgozásáért ítélték 2008-ben a kémiai Nobel-díjat). Az A. victoria fényszerve (amiben az aequorin és a GFP együtt megtalálható) először kalcium-indukált fényt állít elő, ami aztán zöld fluoreszcens fénnyé alakul. Prasher 1992-ben publikálta a klónozott GFP szerkezetét, majd ezután különböző egyéb fehérjék fluoreszcens megjelölésére kezdte el használni. Hihetetlen sokféle azon orvosi illetve biológiai kutatások palettája, amelyekben a fluoreszcens fehérjéket használják bizonyos molekulák, sejtek, szövetek vagy akár daganatok megjelölésére [1].

A világító és fluoreszkáló növények és állatok azonban már nemcsak a tudományos kutatók számára elérhetőek. Laikusok ezrei veszik a fluoreszcens halakat, nemrég kerültek piacra selyemhernyók fluoreszcens selyeméből készült menyasszonyi ruhák, a Világító Növények Projekt (The Glowing Plant Project) pedig egyenesen azt a célt tűzte ki maga elé, hogy luciferázt és luciferint termelő génmódosított növényekkel kiváltsa az utcákon a mesterséges világítást. Először még ugyan lúdfűvel próbálkoznak, de a céljuk az, hogy fák is képesek legyenek világítani. Az Avatar Pandorája ezek szerint már nem is tudományos fantasztikum, hanem a közeljövő.

ábra forrása: science.howstuffworks.com

1.            Kremers, G.J., et al., Fluorescent proteins at a glance. J Cell Sci. 124(Pt 2): p. 157-60.