A növények általában hosszú, lángoló napokat viselnek el, hogy megteremtsék azokat a gyümölcsöket és zöldségeket, amelyekre a termelők vágynak. A bejövő nap ultraibolya (UV) sugarai intenzívek lehetnek – elég ahhoz, hogy kárt tegyen néhány növényben. Az ilyen növényeknek előnyös lehet a beépített fényvédő. Most egy tudóscsoport Ausztráliában lépett segítségnyújtásra.

A fém-szerves keretek vagy MOF-ok néven ismert nanorészecskék családja képes elnyelni a káros UV-sugárzást. Joseph Richardson nanomérnök. Melbourne-ben dolgozik az Ausztrál Kutatási Tanács Bio-Nano Tudomány és Technológia Kiválósági Központjában. Tudta, hogy egyes MOF-ok más hullámhosszúvá tudják alakítani az UV-sugarakat – olyanokat, amelyeket a növények fotoszintézisre használhatnak. Ez az a folyamat, amellyel a növények fényből termelnek táplálékot.

Elméletileg MOF-okat „etethet” a növényekkel. A probléma az, hogy a MOF-ok túl nagyok ahhoz, hogy a növény gyökerei felvegyék. És ha felnyitjuk a növényeket, hogy nanorészecskékkel töltsük fel őket, károsodnának a száraik. Tehát ez nem volt lehetőség.

Ehelyett egy kutatócsoportot vezet, amely azon dolgozik, hogy a növények felvegyék a MOF-ek építőelemeit. Céljuk: segíteni a növényeket saját MOF-ok készítésében. Ha ezek a MOF-ok képesek elfogni a szöveteket károsító UV-sugarakat, segíthetnek a növényeknek túlélni a keményebb éghajlatot, mind a Földön, mind az űrben.

Az egész akkor kezdődött, amikor Richardson rájött, hogy a MOF-ok gyártásához használt építőelemek valóban kicsik. Annyira kicsik, hogy a növények gyökerei feldarabolhatják őket. Az ő ötlete: kitalálni egy módszert arra, hogy ezek az építőelemek összeálljanak a növényben, és a helyszínen teljes MOF-okká váljanak.

Ezt szem előtt tartva csapata vízben oldotta a kiindulási anyagokat – fématomokat és speciális szénvegyületeket. Ezután növényi dugványokat helyeztek ebbe az oldatba.

„Meglepetésünkre ezeket az egyszerű anyagokat felvette az üzem, és teljesen kialakult MOF-okká nőtte ki magát” -írja Richardson.

A tudósok ezeket a MOF-okat fluoreszkálásra tervezték. Intenzív zöld fényt bocsátanak ki, ha UV-fénnyel besugározzák. Ez segített megerősíteni, hogy az üzemek beépítették a fedélzeti MOF-okat. UV fény hatására az egész növény fluoreszkál. Richardson szerint ez megmutatta, hogy „MOF-ok a növény gyökerében, szárában, levelében és más részeiben képződtek”.

A nagyobb kérdés az volt, hogy ez az innovatív módszer a növény MOF-okkal történő bevetésére fényvédőként működik-e. Ennek tesztelésére két növényfaj kivágását fedték le MOF-okkal. Ezután három órán keresztül UV-fénynek tették ki a növényeket. A bevonat nélküli nyesedékhez képest a kezelt növények kevésbé fonnyadtak. A hervadás a növények károsodásának egyik mutatója, például a nap melege miatt bekövetkező vízveszteség.

Richardson szerint az új eredmények növelhetik annak esélyét, hogy élelmiszernövényeket termeszthetnek az űrben. (Ez valószínűleg szükséges lenne hosszú távú emberi küldetésekhez.) A nap UV-sugarai például a Mars felszínét bombázzák. De a Marsból hiányzik a Föld vastag, védő légköre, hogy kiszűrje az UV veszélyes mennyiségét. Tehát minden növény ott összezsugorodik és elpusztul.

A MOF-ok hordozó üzemeknek azonban ellen kell állniuk az UV-támadásnak. Valójában képesnek kell lenniük arra, hogy a MOF-ok fényhullám-hosszainak megváltoztatását használják – mind több élelmiszer előállításához, mind a növények védelméhez.

Richardson és csapata most azt tervezi, hogy tanulmányozni fogja a MOF-ok hatásait a növények növekedésére. „Eddig nem láttunk kárt a növényekben. De minden kísérletünk elég rövid távú volt” – vallja be. „Most [lehetséges] hosszú távú károkat vizsgálunk-bár valószínűtlennek tartjuk.”

Egy másik nagy kérdés a MOF-ban dúsított növények fogyasztásának biztonságával kapcsolatos. “A MOF-ok mérgezőek lehetnek az emberekre, attól függően, hogy milyen fém köré épülnek” – mondja Richardson. “De azok, amelyeket használtunk, laboratóriumi vizsgálatok során nem mérgezőek az emberi sejtekre, élesztőre és baktériumokra.” Richardson kiemelte azt a tényt is, hogy világszerte sok laboratórium keresi a MOF-okat, mint az emberekben történő gyógyszerbevitel eszközét.

Michael McGuirk jobban aggasztja a MOF-ok hosszú távú tartósságát. “Sok MOF idővel lebomlik, és elveszíti egyedi szerkezetét és tulajdonságait”, magyarázza, “különösen a vízben.” Mivel a víz létfontosságú a növények növekedéséhez, a MOF lebontása veszélyt jelenthet a növénytermesztésre.

Ennek ellenére Richardson reméli, hogy a MOF-ba ágyazott növények egy napon segítenek az emberek ellenséges területen levő előőrsöein, köztük az űrben való etetésében. “A növények, amelyeket megpróbálunk létrehozni-olyan növények, amelyek ellenállnak a súlyos, magas UV-sugárzású környezetnek, minden bizonnyal ígéretesek”-mondja.