Τα «cyborgs» – υβρίδια ανθρώπου και μηχανής με «υπερδυνάμεις»- αποτελούν ένα από τα πιο παλιά «όνειρα» της επιστημονικής φαντασίας, ωστόσο ενδεχομένως τελικά να βρίσκονται πιο κοντά στην πραγματικότητα τα βιονικά φυτά: Επιστήμονες παρουσίασαν σε συνάντηση της American Chemical Society την ανάπτυξη φυτών με νανοϋλικά γνωστά ως MOF (metal-organic frameworks) και την εφαρμογή MOF ως επικαλύψεων σε φυτά. Τα βιονικά αυτά φυτά θα διαθέτουν νέες λειτουργίες, όπως τον εντοπισμό χημικών ή την αποτελεσματικότερη αξιοποίηση του φωτός.
Όπως σημειώνει ο επικεφαλής ερευνητής, Τζόζεφ Ρίτσαρντσον, οι άνθρωποι εισάγουν ξένα υλικά στα φυτά εδώ και χιλιάδες χρόνια. «Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι το βάψιμο λουλουδιών. Έβαζες έναν κομμένο βλαστό λουλουδιού μέσα σε μπογιά και η μπογιά προχωρούσε μέσα από τον βλαστό και έφτανε στα πέταλα του λουλουδιού, εμφανίζοντας αυτά τα όμορφα χρώματα».
Χάρη στα εκτεταμένα τους αγγειακά δίκτυα, τα φυτά απορροφούν γρήγορα νερό και μόρια που είναι διαλυμένα σε υγρά. Ωστόσο είναι δυσκολότερο για μεγαλύτερα υλικά και νανοσωματίδια όπως τα MOF να διεισδύουν σε ρίζες. Οπότε ο Ρίτσαρντσον και συνάδελφοί του στο University of Melbourne εξέτασαν εάν μπορούν να τροφοδοτήσουν τα φυτά με «προδρόμους» των MOF, ώστε τα φυτά να τους απορροφήσουν και μετά να τους μετατρέψουν σε ολοκληρωμένα νανοϋλικά.
Τα MOF, που αποτελούνται από ιόντα μετάλλων ή συμπλέγματα που συνδέονται με οργανικά μόρια- σχηματίζουν εξαιρετικά πορώδεις κρυστάλλους που μπορούν να απορροφούν, αποθηκεύουν και απελευθερώνουν άλλα μόρια, σαν σφουγγάρια. Οι χημικοί έχουν φτιάξει χιλιάδες διαφορετικά MOF ως τώρα, με πιθανές εφαρμογές να κυμαίνονται από την αποθήκευση καυσίμου υδρογόνου μέχρι την απορρόφηση αερίων θερμοκηπίου και την απελευθέρωση φαρμακευτικών ουσιών μέσα στο σώμα. Φυτά με τέτοιες ουσίες στους ιστούς τους θα αποκτούσαν νέες δυνατότητες, που δεν παρατηρούνται στη φύση.
Για να διαπιστωθεί εάν τα φυτά θα μπορούσαν να φτιάχνουν τα ίδια MOF, o Ρίτσαρντσον και οι συνάδελφοί του πρόσθεσαν μεταλλικά άλατα και άλλες ουσίες σε νερό, και μετά έβαλαν στο διάλυμα κομμάτια φυτών ή και ολόκληρα φυτά. Τα φυτά πήραν τους «προδρόμους» στους ιστούς τους, όπου αναπτύχθηκαν δύο διαφορετικοί τύποι κρυστάλλων MOF.
Πέρα από τη δημιουργία MOF από φυτά, τα ολοκληρωμένα αυτά υλικά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως επικαλύψεις σε φυτά, προκειμένου να τα βοηθούν στη μετατροπή επιβλαβούς υπεριώδους ακτινοβολίας σε φως που χρησιμοποιείται για τους σκοπούς της φωτοσύνθεσης. «Καθώς εξετάζουμε το ενδεχόμενο καλλιεργειών στον Άρη, όπου δεν έχεις ατμόσφαιρα και βομβαρδίζεσαι από υπεριώδη ακτινοβολία, κάτι τέτοιο θα ήταν χρήσιμο» λέει ο Ρίτσαρντσον. «Αυτό επειδή όχι μόνο τα φυτά προστατεύονται από τις υπεριώδεις ακτίνες, αλλά και τις μετατρέπουν σε χρήσιμη ενέργεια. Ειδικά όσο απομακρύνεσαι από τον ήλιο, γίνεται δυσκολότερο να συλλέξεις όλη την ενέργεια που χρειάζεσαι για τη φωτοσύνθεση».
Οι ερευνητές έχουν ήδη αρχίσει να εξετάζουν τις προστατευτικές δυνατότητες των νανοϋλικών, και τα προκαταρκτικά δεδομένα είναι πολλά υποσχόμενα. Επίσης, υπάρχει συνεργασία με βιολόγους φυτών για τη διερεύνηση των επιπτώσεων των MOF στην ανάπτυξη των φυτών. Μέχρι τώρα δεν έχει εντοπιστεί τοξικότητα από τα νανοϋλικά, και στόχος είναι να διερευνηθεί το αν τα MOF θα μπορούσαν να βοηθήσουν τα φυτά να μεγαλώνουν καλύτερα, ανοίγοντας τον δρόμο για περαιτέρω εφαρμογές στη γεωργία.
