Podjetnik iz San Francisca Antony Evans je zasnoval radikalno idejo za omejevanje porabe energije: "Kaj pa če drevesa osvetlimo naše ulice namesto električnih uličnih svetilk?"
Evans in njegovi sodelavci, biologa Omri Amirav-Drory in Kyle Taylor, želijo ustvariti rastline, ki dobesedno svetijo. Evansa so navdihnili transgeni organizmi, rastline ali živali z geni drugih vrst v lastni DNK, ki so bili uporabljeni za izpolnjevanje številnih človeških potreb. Gen iz bakterije Bacillus thuringiensis se rutinsko vnaša na primer v koruzo in bombaž, da se pridelki odporno na žuželke. V eni metodi, imenovani "pharming", so znanstveniki vstavili človeške gene v rastline in živali, da lahko ti gostitelji proizvajajo beljakovine za zdravila. Drugi so dodali gen iz kristalnega želeja, ki je odgovoren za ustvarjanje zelenih fluorescentnih beljakovin na živalih, kot so mačke in prašiči; na ta način lahko ugotovijo, ali se je bolezen prenašala iz generacije v generacijo, in sicer samo tako, da vidijo, ali potomstvo sveti v temi.
Letos spomladi je Evansova ekipa na Kickstarter objavila video in razlagala, kako načrtujejo vstavitev genov iz bioluminiscentnih bakterij v vrsto rastlin kot prvi korak k ustvarjanju žarečih dreves. V napovedi gledalcev je bil videoposnetek Pandora, svetleča postavitev sredi 22. stoletja iz filma Avatar . V zelo uspešni 46-dnevni kampanji je skupina zbrala skoraj 500.000 dolarjev za financiranje tega truda. Z Evansom sem govoril o njegovem projektu.
Znanstveniki so v osemdesetih letih prejšnjega stoletja ustvarili prvo rastlino, ki je svetila v temi, tobačno rastlino in v njej vstavljen gen kresnic. Kakšen je bil zgodovinski namen tega?
Prvič, mislim, je bil samo demonstracijski projekt. Toda znanstveniki so jo uporabljali že odtlej za proučevanje stvari, kot je rast korenin. Resnično ga uporabljajo za osnovne raziskovalne namene.
Tradicionalno je, da so vstavili gen za luciferazo (encim iz luminiscenčnega organizma) skupaj s promotorjem [regijo na začetku gena, ki celici sporoči, naj začne prepisovati, prvi korak k proizvodnji beljakovin] nato ročno dodajte luciferin [kemikalijo, ki ob oksidiranju ustvari svetlobo. Te žareče rastline so imeli celo na Mednarodni vesoljski postaji, zato gre za precej uveljavljeno tehniko.
Za svoj projekt žareče rastline ste se odločili za cvetočo vrsto, imenovano Arabidopsis thaliana . Zakaj ta rastlina?
To rastlino smo izbrali, ker jo je izredno dobro preučila akademska skupnost. Je sadna muha rastlinske biologije. Razlog, da so ga toliko preučevali, je, ker ima najkrajši genom katere koli [cvetoče] rastline.
Kateri gen dodajate, da ustvarite sijaj?
Uporabljamo gene iz Vibrio fischeri . To so morske bakterije.
Kako je to storjeno? Ali me lahko popeljete skozi postopek ustvarjanja žareče rastline?
Začnemo s programsko opremo, imenovano Genome Compiler. Genome Compiler nam omogoča iskanje genskih zaporedij in nato spreminjanje teh genskih zaporedij v lepem grafičnem uporabniškem vmesniku. To programsko opremo uporabljamo za iskanje genov Vibrio fischeri, nato pa naredimo nekaj, kar imenujemo koda in optimizacija, ki v osnovi prilagodi sekvence tako, da [delajo] v rastlinah namesto v bakterijah. Nato sintetiziramo DNK. Obstaja gumb za tiskanje in tiskamo tisto DNK. To datoteko pošlje podjetju, ki nam naredi DNK. To nam vrnejo FedEx in potem naredimo dve stvari.
Najprej DNK vstavimo v nekatere bakterije, imenovane agrobacterium. Da je bakterija zelo pametna, je ugotovila, kako narediti gensko inženirstvo sama. [Bakterija] vstavi DNK v ženske gamete rastline. Lahko gojimo semena, ki prihajajo iz teh cvetov, in imeli bomo DNK, ki smo ga zasnovali v računalniku v rastlini. Druga stvar je uporaba genske pištole, ki je kos opreme, ki z velikimi hitrostmi sproži DNK v celice rastline. Nekatere od teh celic bodo absorbirale DNK in ga začele izražati.
Konec dela opravljate v BioCurious, biološkem laboratoriju v Sunnyvilleu v Kaliforniji v Silicijevi dolini. Toda kako je to naredi sam? Je to nekaj, kar lahko upravlja garažni tesar?
V sklopu akcije Kickstarter imamo na voljo komplet, ki ga lahko uporabite za izdelavo ene od teh rastlin. Težaven del je oblikovanje sekvenc, a ko jih je nekdo skušal, lahko sledite receptu.
Vse skupaj je povedalo, da ste imeli 8.433 zagovornikov Kickstarterja zastavljenih 484.013 dolarjev. Vas je ta reakcija presenetila?
Ciljali smo 65.000 dolarjev, zato je super, da smo jih dobili toliko. S Kickstarterjem nikoli ne veš. Vedeli smo, da imamo nekaj zanimivega, saj so vsi radi govorili o tem. Ampak, nismo vedeli, da bo postalo tako veliko.
Kako realno je misliti, da bi lahko nekega dne namesto uličnih luči obsijale uličice, ki se svetijo v temi.
Menimo, da bi moral biti izvedljiv, vendar je vsekakor dolgoročen cilj. Velik izziv pri drevesih je, da rastejo drevesa dolgo časa. Dela poskusov na drevesih in testiranje različnih promotorjev bo trajalo dolgo. Resnično potrebujemo eno od nekaj različnih tehnologij. Ena bi bila boljša simulacijska tehnologija, da bi lahko simulirali genske sekvence na računalniku. Dva bi bila bio tiskalnik ali kaj podobnega, da bi lahko natisnili list in realistično preizkusili zaporedja na listu [namesto da bi morali čakati, da zraste celo drevo]. Tretji pa bi bil način genske terapije na drevesih in jih prilagajal in situ ter uporabil to za spremembo njihove DNK. Potrebujemo nekaj razvoja v enem od teh, preden bomo resnično lahko zavzeli velika drevesa.
V predhodnih izračunih ugotovite, da bi žareče drevo, ki obsega približno 1000 kvadratnih metrov, oddalo toliko svetlobe kot ulična luč.
To bo zelo drugačen učinek osvetlitve. Če razmišljate o načinu osvetlitve dneva, svetloba prihaja s celega neba; ne pride samo od točke, medtem ko žarnice prihajajo iz točke. Naša razsvetljava bo veliko bolj razpršena in mislimo veliko lepše.
Kakšne so vaše nastavitve?
Osredotočeni smo na izvrševanje stvari, ki smo jih obljubili našim podpornikom na Kickstarterju. Torej, delamo tako, da postavimo laboratorij, naročimo DNK in začnemo transformirati rastline [ Arabidopsis ].
Vi in vaši kolegi ste obljubili, da boste vsakemu podporniku v določeni stopnji donacije poslali žarečo rastlino. Kaj lahko ljudje pričakujejo? Kako močna bo luč in kako dolgotrajna?
Luč bo svetila ponoči, dokler je rastlina živa, vendar ne bo super svetla. Ciljamo na nekaj takega, kot je svetleča barva. Morate biti v temni sobi, potem pa lahko vidite, da je žareče žareče. Od tam bomo delali na optimizaciji in povečanju svetlobne moči.
V oglaševalskem videoposnetku pravite, "žareča rastlina je simbol prihodnosti." Kako izgleda ta prihodnost?
Prihodnost, o kateri govorimo, je prihodnost sintetične biologije. Menimo, da se bo tovrstna tehnologija demokratizirala; dostopna bo mnogim ljudem. Rad bi videl prihodnost, v kateri najstniki in amaterji doma ali v bioloških laboratorijih gensko inženirajo stvari. Želimo si predstavljati to prihodnost, ljudem sporočiti, da prihaja, in začeti razpravo o tej tehnologiji - kaj pomeni in kaj pomeni za nas.
Ta tehnologija se hitro uveljavlja. To bo zelo preoblikovalno in mislim, da je čas, da se ljudje nekako zavedajo tega in potenciala tega, da se zanjo zanimajo. V njem bo nekaj fantastičnih priložnosti, tako da če ljudje pogledajo projekt in mislijo, da "bi to rad storil, " mislim, da je odgovor "Lahko." Pojdite v svoj lokalni laboratorij DIY in začnite se poigrajte, začnite se učiti.
Ali se ustvarjajo drugi transgeni organizmi, ki se vam zdijo obetavni?
Obstaja na tone ljudi, ki delajo na stvari, tone in tone in tone. Če si ogledate projekte fundacije iGEM [International Genetic Engineered Machine], lahko vidite nekaj širine in raznolikosti stvari, ki se izvajajo. Pajkova svila je kul. Mislim, da so fantje, ki delajo na novih različicah mesa, kul. V biološkem laboratoriju v zalivu South Bay [San Francisco], BioCurious, se z algami dogaja nekaj zanimivih stvari. Inženirske alge, da jih bomo lahko uporabili za proizvodnjo energije - mislim, da je treba na tem področju še veliko delati, vendar je zelo obetavno.
Ali obstajajo projekti, ki vas skrbijo?
Za zdaj ne. Ampak, mislim, da se bodo sčasoma zgodile nekatere strašljive stvari.
Nekateri so izrazili zaskrbljenost z vami, da bi razdelili žareče rastline in izpustili sintetične rastline v naravo. Kaj imate povedati tistim, ki se tega bojijo?
Ljudje že več desetletij gensko inženirsko obratujemo. Samo sledimo korakom vseh ostalih rastlin, ki so se že sprostile v zadnjih 20 letih. Ne mislimo, da delamo kaj radikalno drugače. Pri tem projektu se razlikuje, kako se financira in da delo poteka v samem laboratoriju bioterapevtov, ne pa v strokovni raziskovalni ustanovi.
