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

Lộ clip Thiên An casting phim giữa bão tẩy chay, diễn xuất ra sao mà bị chê không xứng làm diễn viên?00:40

Cha ở TPHCM nhịn đói, đội mưa khóc tìm con, vỡ oà khi nhận tin vui01:13

MV chủ đề Anh Trai Say Hi mùa 2 đã ra lò: Từ đầu đến cuối như là Rap Việt!05:53

Louis Phạm lộ người "hậu thuẫn", xây dựng hình tượng mới, sau loạt scandal02:41

Mẹ Vu Mông Lung xin kết thúc vụ án, nghi nhận tiền bịt miệng như mẹ Tangmo?02:47

Châu Tấn bị tố ức hiếp Lý Thuần lúc quay Như Ý Truyện, làm Hoắc Kiến Hoa bỏ nghề03:13

Chiếc xe thể thao trị giá 140.000 USD bốc cháy khi đang bơm xăng00:10

NSƯT Hoài Linh bị người yêu cũ 'lật tẩy', hé lộ hình xăm và bí mật chưa từng kể02:37

Lộc Hàm và Quan Hiểu Đồng chia tay vì có người thứ 3, danh tính gây sốc?02:53

Miss Cosmo Netherland gây sốc khi từng là Miss International Queen02:54

IU gây sốt fan meeting với hành động "ấm áp" dành cho fan khuyết tật02:41

Tiêu điểm

Tin đang nóng

Tin mới nhất

Người ngoài hành tinh cách chúng ta 33.000 năm ánh sáng

20:06:24 16/09/2025

Một nghiên cứu mới đây cho thấy nếu có sự sống ngoài Trái Đất, thì nền văn minh đó rất có thể rất hiếm, cực kỳ cổ xưa hoặc tiên tiến vượt bậc so với loài người.

Điều gì xảy ra nếu một viên kẹo dẻo rơi xuống Trái Đất với tốc độ ánh sáng?

19:43:44 16/09/2025

Câu chuyện tưởng chừng hài hước lại mở ra một viễn cảnh hủy diệt, nơi một thứ nhỏ bé vô hại lại mang sức mạnh ngang với thảm họa vũ trụ.

Xuất hiện xúc tu bí ẩn mọc ra từ thiên thạch: Người ngoài hành tinh đang lớn lên?

18:08:34 16/09/2025

Một người đàn ông được biết đến với tên Kin ở Panama đã gây xôn xao dư luận khi tuyên bố tìm thấy sinh vật lạ giống người ngoài hành tinh trong một thiên thạch.

Ông lão cô đơn nhất thế giới

18:04:01 16/09/2025

Một người đàn ông lớn tuổi là cư dân duy nhất của một thị trấn ma đã bị nhấn chìm dưới nước gần 40 năm trước. Vì quyết định khác thường này mà ông được truyền thông gọi là ông lão cô đơn nhất thế giới.

Phát hiện "phượng hoàng" ẩn nấp sau nhà dân, chuyên gia nói: Đây là loài vật quý giá được quốc gia bảo vệ

18:03:18 16/09/2025

Những con phượng hoàng được Quách Tồn Tỏa cho ăn hàng ngày là chim trĩ đỏ 7 màu, một loài động vật hoang dã quý hiếm, thuộc diện bảo vệ cấp quốc gia ở Trung Quốc.

Tinh tinh 2 tuổi "nghiện" điện thoại, vườn thú phải phát đi cảnh báo khẩn

18:02:17 16/09/2025

Chú tinh tinh 2 tuổi Ding Ding ở Vườn thú Thượng Hải gây xôn xao khi bị cấm xem smartphone (điện thoại thông minh) vì lo ngại ảnh hưởng thị lực và sức khỏe.

Chiếc ghế khó hiểu nhất trong Tử Cấm Thành, không ai dám ngồi lên, ngay cả các nhà khảo cổ học cũng không thể giải thích được

21:11:34 15/09/2025

Tử Cấm Thành, một di sản văn hóa có ý nghĩa sâu sắc trong lịch sử Trung Hoa, đã chứng kiến sự huy hoàng và biến đổi của nền văn minh này qua nhiều thế kỷ

Chủ qua đời, chú chó thà chết không chịu rời nhà cũ, cộng đồng vất vả giải cứu

20:20:53 15/09/2025

Mọi người cố gắng đưa chú chó khỏi ngôi nhà cũ nát nhưng nó chống cự quyết liệt, chịu đói hơn 10 ngày vẫn ở lại đợi người chủ đã qua đời.

Yêu đương rồi chia tay, 30 năm sau người đàn ông khốn khổ khi bạn gái cũ xuất hiện, liên tục quấy rối

15:26:57 15/09/2025

Có người đã tự hỏi liệu người phụ nữ này đã phải chịu đựng những gì để có thể quay trở lại tìm nhà của người yêu cũ và gây ra những hành động như vậy?

Thấy "thủy quái" bất động trên bãi cát, chuyên gia nói: Đây là loài vật cực hiếm, thế giới mới gặp 7 lần

15:24:45 15/09/2025

Theo AP News, tháng 7 vừa qua, người dân sống tại một vùng ven biển New Zealand bất ngờ phát hiện xác một con thủy quái khổng lồ trôi dạt vào bờ

Tín hiệu bí ẩn từ ngoài Dải Ngân hà vừa đến trái đất

13:38:04 15/09/2025

CHDCND Triều Tiên cho biết vị thế quốc gia sở hữu vũ khí hạt nhân của nước này đã được quy định vĩnh viễn trong luật pháp.

Mang cá sấu 'chữa lành' vào siêu thị Mỹ, người đàn ông bị từ chối gây tranh cãi

19:04:39 14/09/2025

Một người đàn ông sống tại Mỹ vô cùng bức khi thú cưng cá sấu của mình bị cấm vào siêu thị, mặc dù từng nhận được sự chào đón tại nhiều nơi công cộng khác.