Testimone di una pianta di tabacco transgenica luminescente contenente il gene della luciferasi della lucciola. Riesci a leggere un romanzo con quella luce o cosa? © ScienceVU/Keith Wood/Visuals Unlimited/Corbis All'inizio di maggio 2013, il governo degli Stati Uniti ha ordinato a un'organizzazione no profit con sede in Texas di rimuovere i progetti di un dispositivo pericoloso dal proprio sito Web. L'oggetto? Il Liberatore, una pistola di plastica funzionante ha sbattuto contro un valore di diverse migliaia di dollari, stampante 3D industriale. I progetti sono stati scaricati circa 100, 000 volte. Probabilmente esistono ancora sul Web [fonte:BBC].
Viviamo in un'epoca in cui il "fai da te" ha assunto connotazioni emozionanti e snervanti, dalla scrittura di un'app killer alla costruzione di un reattore nucleare fai-da-te [fonte:Clynes]. Man mano che la stampa 3D economica diventa in grado di svolgere compiti sempre più complessi, potremmo presto fabbricare i nostri giocattoli, arredi - anche l'elettronica per la casa [fonte:Dillow]. Collega la base di conoscenza profonda ed espansiva di Internet e il potere fiscale dei siti di crowdfunding come Kickstarter, e tu hai una ricetta per un mondo trasformato.
Ma siamo pronti a liberare così tanti geni da così tante bottiglie contemporaneamente? Prima di rispondere, considerare che alcune di quelle bottiglie sono etichettate come "batteri" e "DNA, " strumenti nell'industria artigianale in erba della biotecnologia fai-da-te. Quindi quale è più pericoloso:la vita sintetica e geneticamente modificata, o una pistola stampabile?
Tali erano le domande sollevate dai gruppi ambientalisti quando il biologo sintetico Omri Amirav-Drory, lo scienziato delle piante Kyle Taylor e il leader del progetto Antony Evans hanno iniziato la campagna Kickstarter di Glowing Plants per "creare piante vere e luminose in un biolab fai-da-te in California" [fonti:Evans; Paramaguru; Polacco]. Come i donatori del servizio di radiodiffusione pubblica, I contributori della campagna Kickstarter ricevono ricompense di impegno, ma queste non sono borse:invece, chiunque prenda a calci $ 40 riceverà semi per coltivare le proprie piante luminose.
Innocuo? Forse, forse no. In entrambi i casi, equivale alla diffusione non regolamentata di una forma di vita geneticamente modificata.
Dal 5 giugno Le piante incandescenti ne avevano accumulate 7, 858 sostenitori e più di $451, 207 in finanziamento. Dopo aver superato i 65 dollari iniziali, 000 obiettivo per crescere radioso Arabidopsis thaliana - un parente della senape e porcellino d'India preferito della pianta - si stava rapidamente avvicinando ai suoi $ 500, 000 stretch goal. La ricerca potrebbe un giorno portare a una serie di soluzioni illuminotecniche che, secondo Evans, farebbe un'ammaccatura considerevole nella nostra impronta di carbonio [fonti:Evans; Paramaguru; Polacco].
Evans e compagni sono tutt'altro che l'unico gioco in città. I ricercatori di Taiwan stanno cercando di diffondere nanoparticelle d'oro nelle foglie degli alberi per farle brillare e fotosintetizzare, rimuovere il carbonio dall'aria [fonti:Beck; Nagano]. Più vicino a casa, Aleksandr Krichevsky, che ha diretto la ricerca della Stony Brook University che ha contribuito a ispirare e alimentare Glowing Plants, ha fondato la propria azienda, BioGlow, per commercializzare fogliame ornamentale brillante [fonte:Pollack].
Tutto ciò lascia una domanda lampante:le piante funzioneranno anche? Leggeremo presto un libro di rododendro o guideremo un'auto alla luce dei larici?
Dicono che da piccole ghiande crescano possenti querce. Le querce illuminate richiedono però un piccolo aiuto dalla scienza.
La ricerca sui marcatori fluorescenti alla base dell'iniziativa Glowing Plants è stata avviata dai vincitori del Premio Nobel 2008 Osamu Shimomura, Martin Chalfie e Roger Y. Tsien, ma il lavoro sul monitoraggio dell'espressione genica utilizzando la proteina fluorescente verde (GFP) è davvero sbocciato negli anni '90. La proteina, che si illumina quando esposto alla luce ultravioletta, presto avviato un cambiamento epocale nella biologia molecolare e cellulare, medicina e farmacologia, e ha contribuito a piantare il seme per le nascenti industrie biotecnologiche come i biosensori e la bioinformatica [fonti:Evans; Lee e Min; Fondazione Nobel; timer; Cien].
Ma le piante che richiedono una luce nera per brillare non sono molto utili per guidare o leggere. Tali applicazioni richiedono una reazione chimica che diffonde luce, una specie di bastoncino luminoso in germinazione.
Nel 1986, I ricercatori dell'Università della California a San Diego (UCSD) hanno creato proprio questo quando hanno modificato una pianta di tabacco per produrre un enzima chiamato luciferasi. Come ogni lucciola può dirti, quando la luciferasi reagisce con l'ATP, una molecola che immagazzina energia utilizzata nel metabolismo, e luciferina, una molecola organica, emette luce [fonte:Monastersky].
L'impianto di UCSD era limitato in un aspetto importante, tuttavia:non ha prodotto la propria luciferina, quindi non è stato possibile, per così dire, illuminalo da solo. Nel 2010, i ricercatori della Stony Brook University hanno superato questa limitazione inserendo sei geni codificanti la luciferina da batteri marini bioluminescenti in materiale genetico situato nei cloroplasti della pianta (strutture vegetali che trattengono il pigmento fotosintetico). Et voilà, tabacco autoluminescente - presumibilmente per recuperare i fumatori a cui piace accendersi senza accendersi [fonti:Evans; Krichevsky et al.; Paramaguru; Polacco].
Sfortunatamente, la pianta di Stony Brook brillava così debolmente che ci vollero cinque minuti al buio perché gli occhi umani la percepissero [fonte:Pollack]. Peggio, il bagliore si è gradualmente autodistrutto mentre la luciferina che lo alimentava è stata convertita in ossiluciferina [fonte:Swain].
Una possibile via d'uscita da questo vicolo cieco chimico è arrivata nel 2010, quando un team iGEM dell'Università di Cambridge (vedi barra laterale) ha inserito geni di lucciole e batteri bioluminescenti in E. coli , creando un processo che ricicla l'ossiluciferina nel suo precursore luminoso. Il loro processo ha anche aumentato l'emissione di luce a sufficienza da consentire a una coltura batterica delle dimensioni di una bottiglia di vino di emettere luce sufficiente per la lettura. Finalmente, Evans e la compagnia avevano i pezzi di cui avevano bisogno per una luce per piante rinnovabile e autosufficiente [fonti:Evans; iGEM; Swain; temporizzatore].
Ma mentre i marcatori luminosi comprendono la ricerca vitale e le applicazioni mediche, la punta di un albero luminoso, anche uno con effetti ambientali potenzialmente positivi, supponendo che Evans abbia ragione, lascia perplessi molti osservatori.
Virus informatici (letteralmente)Nel maggio 2010, utilizzando l'equivalente di una stampante DNA, Il team Celera del luminare genetico Craig Venter ha creato la prima forma di vita sintetica. Oggi, Le fonderie di DNA sono un business in crescita, e alcuni esperti sostengono che siamo solo a un decennio dalla stampa di ricette provenienti da Internet a casa [fonte:Wadhwa].
Nel frattempo, sforzi di cooperazione come il concorso annuale sponsorizzato da iGEM (International Genetically Engineered Machine Foundation) stanno insegnando agli studenti come costruire organismi sintetici usando BioBricks. Proprio come il codice informatico open source ha aiutato a costruire Internet, questi mattoni biologici potrebbero presto gettare le basi per grandi, sistemi biologici integrati [fonte:iGEM].
Per saperne di più
Per quanto Evans e i suoi compagni alla fine riescano a realizzare con Glowing Plants, non tutti condividono il loro entusiasmo per la prospettiva del crowdsourcing, coltivato in casa, sintetico "genegeneering". Alcuni mettono in dubbio la sicurezza del progetto, mentre altri si concentrano sulla sua validità e sull'etica finanziaria.
Secondo il New York Times, i gruppi ambientalisti Friends of the Earth e ETC Group hanno contattato il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti per avviare il progetto e il suo potenziale "diffuso, rilascio casuale e incontrollato di semi bioingegnerizzati." Per quanto riguarda i soldi, Evans ha detto al Times che dedicherà alcuni fondi di Kickstarter all'esplorazione di questioni di politica pubblica correlate, ma molti commentatori rimangono scettici [fonte:Pollack; temporizzatore].
Quindi, quanto sono spaventosi questi alberi? Potrebbero inquinare l'ambiente con il polline dei folletti? È difficile da dire. Il processo che Glowing Plants utilizzerà assomiglia a quello sviluppato alla Stony Brook University, che ha colpito i cloroplasti. Nella maggior parte delle specie da fiore, i cloroplasti sono ereditati dalla madre, trasmessi per seme, non polline - che riduce il rischio di contaminazione ambientale da, dire, rose ardenti, ma molti alberi non rientrano in questa categoria [fonte:Krichevsky et al.].
E il polline pone solo uno dei tanti potenziali problemi di impatto ambientale. Per esempio, come farebbero gli uccelli, scoiattoli o insetti vitali reagiscono a un albero incandescente? Come farebbero i pianificatori a condurre una valutazione di impatto ambientale per un impianto del genere?
Nel frattempo, anche numerose domande pratiche attendono risposte:quanta energia potrebbero permettersi tali impianti di destinare alla produzione di luce? E quanto brillantemente brilleranno alla fine [fonti:Pollack; Timer]?
Il problema è l'energia. Sebbene la radiazione solare totale che colpisce un albero medio superi la quantità necessaria per alimentare un lampione efficace, solo una piccola frazione di quell'insolazione raggiunge le foglie di un albero - e solo una piccola parte di quella cade nella banda di lunghezze d'onda richiesta per la fotosintesi. L'albero deve quindi applicare una parte considerevole di questa energia per vivere e crescere, lasciando solo una frazione di frazione disponibile per generare luce, per non parlare dell'energia necessaria per fabbricare le sostanze chimiche necessarie. Il problema peggiorerebbe solo in inverno, quando la luce solare disponibile si attenua e gli alberi entrano in una stasi metabolica destinata a uccidere la loro lucentezza chimica [fonte:Timmer].
E questa è la radice del problema. Per quanto pioppo possa essere l'idea, e per quanto i donatori possano tifare o struggersi per questo, gli alberi luminosi sono nella migliore delle ipotesi una prospettiva ombrosa.
Mettilo nella tua presaLe piante luminose sono solo un esempio di un importante cambiamento in corso nel modo in cui vediamo l'illuminazione. Mentre la ricerca continua a scoprire come particolari lunghezze d'onda della luce possono guarire o influenzare la depressione, rilassamento, concentrazione e persino tassi di criminalità, l'industria ne ha preso atto. Presto andremo oltre "C'è abbastanza luce qui dentro?" all'acquisto di luci domestiche e da lavoro che possono essere regolate a piacimento per ottenere gli effetti desiderati [fonti:Barringer; Lo Yomiuri Shimbun].
Vorresti vivere in un mondo che sembra un'imitazione di Pandora, o squilla come le decorazioni murali di un crash pad per fumatori? Se hai detto di sì, la tua risposta cambierebbe una volta che ti rendi conto che probabilmente non c'è modo di spegnere gli alberi?
Alcuni abbracciano le piante luminose per il loro valore simbolico. Gli alberi sono associati alla conoscenza, sia in senso biblico che newtoniano, così come le varie sorgenti luminose (lampadine, mi vengono in mente lanterne e torce). Ma i simboli tagliano in entrambe le direzioni, e un albero luminoso che non funziona, o peggio, provoca danni - è un'altra freccia nella faretra di coloro che vedono almeno una certa scienza come frivola e non degna dei rischi che la ricerca a volte pone.
In entrambi i casi, le frasi "biolab fai-da-te" e "fonderia di DNA per corrispondenza" mi danno i brividi.
