Các nhà khoa học khiến ánh sáng phân nhánh như nước sông

Hà Linh19:42 03/07/2020

Các nhà khoa học Israel đã tạo được hiện tượng chưa từng có tiền lệ khiến ánh sáng phân nhánh như cây cối hoặc dòng nước chảy.

Hiện tượng ánh sáng phân nhánh do các nhà khoa học Israel tạo ra. Ảnh: RT

Kênh RT (Nga) dẫn lời ông Mordechai Segev tại Viện Công nghiệ Technion-Israel ở Haifa cho biết: “Không ai dự đoán được điều này xảy ra. Đó thực sự là bất ngờ trong phòng thí nghiệm”. Ông Mordechai Segev là một trong những thành viên tham gia nghiên cứu này.

Dòng ánh sáng thay đổi khi nó đi qua môi trường khác nhau, điều tương tự xảy ra khi để một vật chìm vào trong nước.

Bằng việc cho ánh sáng từ laser đi qua bong bóng xà phòng, các nhà vật lý Israel đã tái tạo được hiệu ứng vốn chỉ quan sát được trong sóng biển, sóng âm thanh và dòng điện tử.

Để tạo được hiệu ứng này thì cấu trúc môi trường, trong trường hợp này là bong bóng xà phòng, phải là ngẫu nhiên. Bong bóng xà phòng bao gồm một lớp chất lỏng mỏng giữa hai lớp phân tử hình thành góc độ hoàn hảo của tính biến đổi. Các nhiễu loạn nhỏ trên bề mặt bong bóng đã phân tán dòng ánh sáng.

Nghiên cứu thành công cây tự phát sáng trong đêm

Nhờ các biến đổi gene nấm, các nhà khoa học tạo ra cây có khả năng phát sáng trong bóng tối.

Video đang HOT

Cây tự phát sáng trong đêm.

Đây không phải là những cây phát sáng (phát quang) đầu tiên, tuy nhiên những cây này phát sáng liên tục trong suốt cả vòng đời của chúng, từ lúc nảy mầm cho đến khi lớn lên rồi già cỗi.

Phát quang sinh học (bioluminescence) của một số loài động vật đã mang ánh sáng xuống biển sâu, biến bãi biển trong đêm tối thành nơi trình diễn ánh sáng ngoạn mục. Tuy nhiên cây cối chưa bao giờ tự mình có được "nghệ thuật phát quang" ấy.

Những thử nghiệm đầu tiên cấy ghép gene đom đóm cho cây cối là sự minh họa sớm của công nghệ chuyển gene, tuy nhiên các nghiên cứu mới nhất đã cải thiện đáng kể những thành tựu này.

Cây phát sáng để trang trí nhà cửa?

Từ kết quả những nghiên cứu, các nhà khoa học hình dung ra một thế giới với những khu rừng phát quang sinh học trong bóng tối (như trong phim Avatar của Mỹ).

Những công trình nghiên cứu có thể được sử dụng cho các mục đích ứng dụng thực tế và mỹ học, đặc biệt là tạo ra các loài hoa và cây chiếu sáng dùng cho trang trí.

Mặc dù thay thế đèn đường bằng các loại cây phát sáng là ý tưởng khá "điên rồ", thuộc loại khoa học viễn tưởng, nhưng cây phát quang sinh học có thể được dùng để trang trí nhà cửa.

Tuy nhiên, trước hết các nhà khoa học có thể thông qua ánh sáng này tìm hiểu, quan sát hoạt động của cây cối. Thông qua ánh sáng này, họ cũng có thể kiểm tra ngay lập tức tình trạng sức khỏe của cây.

Lúc ban đầu, các thử nghiệm cấy ghép gene phát quang sinh học của vi khuẩn hóa ra là độc hại đối với cây. Những dạng phát quang sinh học phổ biến khác, chẳng hạn như phát quang ở đom đóm, đòi hỏi phải có các chất phản ứng đặc biệt để duy trì sự phát quang. Tuy nhiên các nhà nghiên cứu tìm ra cách khác. Họ thấy rằng, phát quang sinh học xuất hiện ở một số loại nấm, về mặt trao đổi chất, giống như các quá trình tự nhiên ở cây xanh.

Nhờ cấy ghép DNA lấy từ nấm, các nhà khoa học có thể tạo ra cây thuốc lá phát sáng với độ sáng lớn hơn nhiều lần so với độ sáng từ các thí nghiệm trước đó. Hơn nữa, cây cối chứa DNA của nấm phát sáng liên tục trong suốt vòng đời, từ lúc nảy mầm đến khi trưởng thành.

Các kết quả nghiên cứu về công nghệ sinh học của Công ty khởi nghiệp Planta ở Moscow, Viện Hóa sinh hữu cơ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, Viện Khoa học Công nghệ Austria đã được đăng tải trên tập san Nature Biotechnology (Công nghệ sinh học tự nhiên) của Anh.

"Ba mươi năm trước, sử dụng chất liệu gene của đom đóm, tôi tham gia tạo ra cây phát quang đầu tiên. Hiện giờ, những loại cây mới có khả năng phát ra ánh sáng ổn định hơn và sáng hơn" - nữ Tiến sĩ Keith Wood ở Công ty khởi nghiệp Light Bio - đối tác của Planta, cho biết như vậy.

Gene của nấm

Việc thiết kế các đặc điểm sinh học mới, hóa ra, phức tạp hơn nhiều so với việc chuyển một số phần gene thông thường từ một sinh vật sang sinh vật thứ hai.

Các phần gene bổ sung trước hết phải tương thích với vật chủ về mặt chuyển đổi chất. Các thử nghiệm tạo ra cây phát quang với các gene vi khuẩn không thành công chủ yếu là vì các phần gene đó không hoạt động phù hợp trong các cơ thể mới.

Khoảng một năm trước, các nhà khoa học phát hiện và mô tả đặc điểm chu trình của caffeic acid (axit caffeic) - vốn là dấu vết chuyển đổi chất gây ra hiện tượng phát quang ở nấm.

Đây là lần đầu tiên ánh sáng sinh học của cơ thể đa bào tiên tiến được định nghĩa đầy đủ. Những cây nấm phát quang sinh học tổng hợp các luciferin (các sắc tố có khả năng phát ra ánh sáng trong cơ thể phát quang sinh học) chính từ caffeic acid.

Tuy nhiên, tính phát quang sinh học của nấm cũng hoạt động tốt trong cây cối. Điều đó cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra các cây phát quang mới, có thể phát ra ánh sáng mạnh hơn hàng chục lần so với ánh sáng từ cây cối trong các thí nghiệm trước đây.

Ánh sáng xanh ở cây cối biến đổi gene được tạo ra mà không gây ảnh hưởng đến sức khỏe của chúng. Toàn bộ cây (lá, thân, rễ và hoa) đều phát sáng.

Mặc dù nấm không liên quan mật thiết với cây cối, nhưng ánh sáng mà nấm phát ra tập trung vào phân tử hữu cơ cần thiết cho việc tạo ra vách tế bào (nằm ngoài màng tế bào), tương tự như ở cây. Đó chính là phân tử caffeic acid.

Ánh sáng phát ra trong chu trình trao đổi chất bao gồm 4 enzyme. Hai enzyme biến đổi caffeic acid thành tiền tố phát quang; sau đó tiền tố này bị oxy hóa bởi enzyme thứ ba để tạo ra photon. Enzyme cuối cùng biến phân tử bị oxy hóa trở lại thành caffeic acid, để rồi sau đó khởi động chu trình mới.

Caffeic acid là vật liệu xây dựng tạo nên lignin (chất cao phân tử có cấu trúc vô định hình khác với cellulose, bảo đảm độ vững chắc cho thành tế bào thực vật). Lignin là một trong các thành phần cơ bản của gỗ và là nguồn tái tạo phổ biến nhất trên Trái đất.

Với vai trò là thành phần cơ bản của quá trình trao đổi chất ở thực vật, caffeic acid cũng gắn liền với nhiều hợp chất cần thiết khác, liên quan đến màu sắc hoặc mùi hương.

Các quá trình bên trong của thực vật

Ánh sáng do cây cối phát ra thể hiện chỉ số trao đổi chất bên trong. Nó có thể tiết lộ trạng thái sinh lý và phản ứng của cây đối với môi trường. Trong khi nghiên cứu, các nhà khoa học thấy rằng, các cây non, đặc biệt là hoa, phát sáng mạnh nhất.

Trong quá trình cây biến đổi gen lớn lên, các nhà khoa học phát hiện sóng ánh sáng (ánh sáng nhấp nháy) thể hiện hoạt động của cây cối. Họ có thể theo dõi các quá trình động, xảy ra bên trong thực vật, trong đó có quá trình phát triển và phát sinh bệnh, các phản ứng đối với môi trường và kết quả của xử lý bằng hóa chất.

Các nhà khoa học cũng phát hiện thấy sự gia tăng phát quang sinh học để đáp trả các yếu tố bên ngoài. Chẳng hạn, cường độ ánh sáng nhấp nháy của cây phát quang tăng lên khi ở gần đó có... vỏ chuối - thứ phát ra ethylene. Các nhà khoa học cũng tính được rằng cây biến đổi gene tạo ra khoảng 1 tỷ photon/phút.

Trong các nghiên cứu, các nhà khoa học sử dụng cây thuốc lá do chúng phát triển nhanh và có tính di truyền học đơn giản. Tuy nhiên, phát quang sinh học của nấm có thể tương thích không chỉ với cây thuốc lá, mà còn với nhiều loại cây khác.

Những loài cá mập có khả năng 'đi bộ' dưới đáy biển Các nhà khoa học đã phát hiện ra tổng cộng 9 loài cá mập có khả năng "đi bộ". Chúng được cho đã phân nhánh từ tổ tiên cách đây 9 triệu năm.

Bạn thấy bài viết này có hữu ích không?

Có;

Không

Tin liên quan

Xem thêm Share

Xem nhiều

Lễ đưa tang Kim Sae Ron: Mẹ ruột đi không vững trong giờ phút cuối cùng, dàn sao nghẹn ngào tiễn biệt01:06

Nam Thư bị chỉ trích vì mặc trang phục phản cảm, hớ hênh ngay trên thảm đỏ00:21

Lý Nhã Kỳ sau khi lộ bức ảnh xồ xề gây sốc: "Có thế lực nào đứng sau những trò ác ý này không?"00:33

Đòn giáng của ông Trump vào Ukraine trước ngưỡng cửa đàm phán với Nga09:07

Thảm đỏ hot nhất hôm nay: Lý Nhã Kỳ xuất hiện với visual lạ hoắc, một sao nữ Gen Z khoe vòng 1 đẹp ná thở01:49

Khả Như vào vai quỷ dữ, ăn thịt sống trong phim kinh dị02:29

HOT: Đạt G - Cindy Lư hóa cô dâu chú rể trên lễ đường, khóa môi ngọt ngào trước đông đảo khách mời01:26

Thách thức nhà vô địch thế giới, võ sĩ Trung Quốc bị đánh sưng mặt02:18

Cindy Lư đáp trả khi bị nói ngoại tình, là nguyên nhân khiến Hoài Lâm tụt dốc không phanh00:18

B Ray muốn tìm "ghệ mới" nhưng không quên "bóc phốt" người yêu cũ: Nói nhiều, ghen tuông, bào tiền?03:46

Ngoại hình gây sốc của G-Dragon00:19

Tiêu điểm

Tin đang nóng

Tin mới nhất

Cụ ông nộp đơn khiếu nại hàng xóm vì gà trống gáy lúc 3 giờ sáng

17:22:54 21/02/2025

Cảm thấy khó chịu vì gà trống của hàng xóm gáy lúc 3 giờ sáng, một người đàn ông lớn tuổi ở Kerala, Ấn Độ đã nộp đơn khiếu nại chính thức, thúc đẩy chính quyền điều tra và ra lệnh di dời chuồng gia cầm.

Hiện tượng lạ ở Úc: Cứ 3:02 chiều hằng ngày, người dân đổ xô ra siêu thị để làm 1 việc không phải mua hàng, săn sale

17:22:02 21/02/2025

Sự việc này đã diễn ra hàng ngày trong một thời gian , nhưng nhiều người Úc mới chỉ nhận ra điều kỳ lạ nhờ TikTok.

Sau hơn 100 năm, một thứ vừa lộ diện khiến cả thế giới sửng sốt

16:45:04 21/02/2025

Một phái đoàn khảo cổ chung giữa Ai Cập và Anh vừa xác định một lăng mộ cổ gần Luxor (Ai Cập) là nơi an nghỉ của Pharaoh Thutmose II.

Vẻ đẹp của loài ốc xoắn vách quý hiếm ở Việt Nam

12:17:36 21/02/2025

Ốc xoắn vách là một loài ốc quý hiếm, có trữ lượng ít của Việt Nam. Loài ốc này không chỉ có giá trị khoa học mà còn có giá trị thẩm mỹ cao.

"Hóa thạch rồng" xuất hiện ở Trung Quốc

15:54:01 20/02/2025

Sinh vật giống rồng được tìm thấy dưới dạng hóa thạch ở Vân Nam - Trung Quốc thuộc về dòng dõi bò sát đầu khủng khiếp .

Xác suất tiểu hành tinh va chạm trái đất cao nhất lịch sử NASA

06:36:01 20/02/2025

CNEOS của NASA hiện vẫn xếp mức đe dọa của 2024 YR4 ở ngưỡng 3/10 theo Thang đo Nguy cơ Va chạm Torino. Tiểu hành tinh duy nhất được xếp cao hơn 2024 YR4 là tiểu hành tinh Apophis, vốn gây chấn động toàn thế giới vào năm 2004.

Thời điểm con người dễ gian lận nhất trong ngày

14:41:16 19/02/2025

Đến buổi trưa chiều, con người thường bị đẩy vào tình trạng cạn kiệt năng lực tự chủ. Vì thế, con người dễ nói dối, gian lận hoặc sa vào hành vi lười biếng hơn.

Khách 'không nói lên lời' nhìn tuyết làm từ bông gòn tại Trung Quốc

12:15:58 19/02/2025

Sau khi xin lỗi du khách, khu du lịch ở Thành Đô tuyên bố đóng cửa. Đơn vị cho rằng khí hậu ấm lên, thiếu tuyết nên mới phải làm tuyết giả từ bông và xà phòng.

Độc đáo loài chim biết tỏa ra mùi thơm quyến rũ

11:57:29 19/02/2025

Loài chim Aukets (Aethia cristatella) biết sử dụng chiêu tỏa ra mùi thơm quyến rũ để gây ấn tượng với những con chim mái.

Đặc điểm độc đáo về những loài cây nở hoa một lần rồi chết

11:17:11 19/02/2025

Măng tây (Asparagus officinalis) cao 2m, có nguồn gốc từ châu Âu. Được trồng để lấy đọt làm thực phẩm, loài cây này sẽ mọc thành cây cao có lông tơ nếu để sinh trưởng bình thường.

Loài chim bé nhỏ nhưng chuyên lừa động vật khác để cướp thức ăn

11:00:52 19/02/2025

Khảo sátcho thấy một số loài động vật có khả năng nghe hiểu, trong đó loài chèo bẻo có thể bắt chước tiếng kêu báo động hoặc của loài khác để kiếm ăn.

Phát hiện điều đáng sợ khi đặt camera xuống hệ thống cống rãnh

11:00:45 19/02/2025

Một khảo sátmới đây cho thấy cá sấu, cùng với hàng chục loài động vật khác, đang sử dụng hệ thống cống rãnh của Florida, Mỹ để di chuyển khắp thành phố.