di Arianna Perrone

 

Già dalle scuole medie l’abbiamo sentita nominare per il suo curioso processo. Stiamo parlando della fotosintesi clorofilliana, dunque delle piante, necessarie all’ecosistema per la loro peculiare abilità di catturare la luce del sole. Ma cosa accadrebbe se oltre a catturare luce ne fossero anche produttrici?

Gli ingegneri del Massachusetts Institute of Technology, sostenuti economicamente dal Dipartimento per l'energia degli Stati Uniti, stanno lavorando a una visione che va proprio in questa direzione: "Realizzare una pianta che funzioni come una lampada da scrivania senza prese di corrente. Un organismo verde che produca luce, alimentata dal metabolismo energetico dell'organismo stesso", questo racconta Michael Strano, professore di ingegneria chimica del MIT e co-autore dello studio assieme al post doc Seon Yeong Kwak. Un'idea all'apparenza romantica, quella dei ricercatori, che ci consentirebbe di leggere un bel libro alla luce di una piantina. Ma il meccanismo alla base di questa piccola magia risulta molto articolato.

Avete presente le lucciole? Ciò che le distingue, sebbene creature minuscole, è la loro luce brillante. Quest’ultima è dovuta alla presenza della luciferasi, un enzima che accelera il processo di ossidazione del pigmento luciferina, grazie al quale la lucciola emette luce. La velocità di tale reazione sarebbe estremamente lenta se non venisse catalizzata dalla luciferasi.
Altro componente è il coenzima A, che contribuisce nella rimozione di eventuali fattori di ostacolo allo svolgimento della reazione. 

Il team del MIT ha impacchettato ciascuno di questi tre componenti in un portatore di nanoparticelle affinché ogni particella aiuti il componente di riferimento a raggiungere la parte corretta della pianta. Le particelle, inoltre, impediscono ai componenti di raggiungere concentrazioni che potrebbero rivelarsi tossiche per le piante.
Ma come si incorpora una nanoparticella nella foglia di una pianta?

Per farlo, i ricercatori hanno prima sospeso le particelle in una soluzione, nella quale sono successivamente state immerse le piante esposte ad alta pressione, consentendo alle particelle di entrare nelle foglie attraverso gli stomi, i loro piccoli pori. Una volta penetrata nelle cellule della pianta la luciferina, grazie a una reazione chimica, inizia a brillare.

Nei primi esperimenti i ricercatori hanno prodotto piante che brillavano per circa 45 minuti. La loro prestazione è man mano migliorata raggiungendo le 3 ore e mezza. Si tenga conto, però, che la luce generata da una piantina di crescione di 10 centimetri è attualmente circa un millesimo della quantità necessaria per leggere. I ricercatori, tuttavia, ritengono di poter aumentare la luce emessa, così come la sua durata, ottimizzando ulteriormente il tasso di concentrazione e rilascio dei componenti.

Il metodo sviluppato dal laboratorio di Strano potrebbe essere utilizzato su qualsiasi tipo di impianto. Finora, è stato testato su piante di rucola, cavolo e spinaci, oltre al già citato crescione. Per le versioni future di questa tecnologia, i ricercatori sperano di sviluppare un modo per spruzzare le nanoparticelle sulle foglie delle piante, cosa che potrebbe rendere possibile la trasformazione di alberi in lampioni autoalimentati.

Sembrano aver pensato proprio a tutto: spegnere la luce della pianta potrebbe essere possibile aggiungendo nanoparticelle che trasportano un inibitore della luciferasi. Ciò potrebbe consentire la creazione di piante che interrompano l'emissione di luce in risposta a condizioni ambientali, come la presenza di luce solare. L'obiettivo del gruppo è quello di modificare le piante affinché compiano molte delle funzioni ora svolte dai dispositivi elettrici. Avendo già progettato vegetali in grado di rilevare esplosivi, monitorare le condizioni di siccità e comunicare dati agli smartphone, lavorare alla problematica dell'illuminazione notturna - che rappresenta circa il 20% del consumo energetico mondiale - è sembrato l'obiettivo immediatamente successivo. Se poi il risultato sono siepi di luce calda, alberi dall'ombra luminosa e abat jour di foglie sul comodino, accogliamo di buon grado lo sguardo visionario portato da Strano e il suo team.