Базираният в Сан Франциско предприемач Антони Евънс е измислил радикална идея за ограничаване на потреблението на енергия: „Ами ако използваме дървета за осветяване на нашите улици вместо електрически улични лампи?“
Евънс и неговите колеги, биолозите Омри Амирав-Дрори и Кайл Тейлър, искат да създадат растения, които буквално светят. Еванс е бил вдъхновен от трансгенни организми, растения или животни с гени от други видове в собствената си ДНК, които са били използвани за задоволяване на много човешки нужди. Ген от бактерията Bacillus thuringiensis редовно се въвежда например в царевица и памук, за да се направят културите устойчиви на насекоми. В един метод, наречен „фармация“, учените са вмъкнали човешки гени в растения и животни, така че тези гостоприемници да могат да произвеждат протеини за фармацевтични продукти. Други са добавили ген от кристалното желе, отговорен за създаването на зелен флуоресцентен протеин на животни като котки и прасета; по този начин те могат да определят дали заболяване се е предавало от едно поколение на друго, само като видят дали потомството свети в тъмното.
Тази пролет екипът на Евънс публикува видео на Kickstarter, като обяснява как планират да вмъкнат гени от биолюминесцентни бактерии във вид на флора като първа стъпка към създаването на светещи дървета. За да подхрани въображението на зрителите, видеоклипът включва изображение на Пандора, светещата обстановка в средата на 22 век от филма „ Аватар“ . В една изключително успешна 46-дневна кампания групата събра близо 500 000 долара, за да финансира усилията. Говорих с Евънс за неговия проект.
Учените генетично са проектирали първото растение със светене в тъмнината през 80-те години на миналия век, тютюнево растение с вмъкнат в него ген на светулка. Исторически каква е била целта на това?
Първият път, мисля, беше просто демонстрационен проект. Но учените го използват оттогава, за да изучават неща като растежа на корените. Те наистина го използват за основни изследователски цели.
Традиционно това, което са направили, е да вмъкнат гена за луцифераза [ензим от луминисцентния организъм] заедно с промотор [регион в началото на ген, който казва на клетката да започне транскрипция, първата стъпка към производството на протеин] и след това добавете ръчно луциферина [химикал, който при окисляване произвежда светлина]. Те дори са имали тези светещи растения на Международната космическа станция, така че това е доста добре установена техника.
За своя проект за светещи растения сте избрали да използвате цъфтящ вид, наречен Arabidopsis thaliana . Защо това растение?
Избрахме това растение, защото е изключително добре проучено от академичната общност. Това е плодовата муха на растителната биология. Причината да е изследвана толкова много е, защото има най-късия геном на всяко [цъфтящо] растение.
Какъв ген добавяте, за да създадете блясъка?
Използваме гени от Vibrio fischeri . Това е морски бактерии.
Как се прави това? Можете ли да ме преведете през процеса на създаване на светещо растение?
Започваме със софтуер, наречен Genome Compiler. Геномният компилатор ни позволява да търсим генни последователности и след това да модифицираме тези генетични последователности в хубав графичен потребителски интерфейс. Използваме този софтуер, за да търсим гените на Vibrio fischeri, а след това правим нещо, наречено код и оптимизация, което основно настройва последователностите, така че те [работят] в растения, а не в бактерии. След това синтезираме ДНК. Има бутон „печат“ и ние „отпечатваме“ това ДНК. Това изпраща имейла до компания, която прави ДНК за нас. Те ни връщат FedEx и тогава правим две неща.
Първо, ние вмъкваме ДНК в някои бактерии, наречени агробактерии. Тази бактерия е много умна, тя измисли как да направи генното инженерство самостоятелно. [Бактерията] вкарва ДНК в женските гамети на растението. Можем да отглеждаме семената, които идват от тези цветя, и ще имаме ДНК, която сме проектирали на компютъра в растението. Второто нещо, което правим, е да използваме генен пистолет, който е оборудване, което изстрелва ДНК с висока скорост в клетките на растението. Някои от тези клетки ще абсорбират ДНК и ще започнат да го изразяват.
Вие свършвате работата си в BioCurious, био лаборатория на общността в Сънивил, Калифорния, в Силиконовата долина. Но как това е „Направи си сам“? Това ли е нещо, което гаражният майстор може да управлява?
Като част от кампанията на Kickstarter имаме комплект, с който можете да направите едно от тези растения. Трудната част е проектирането на последователностите, но след като някой ги измисли, можете да следвате рецептата.
Всичко казано, че разполагате с 8 433 поддръжници на Kickstarter, залагате 484 013 долара. Тази реакция ви изненада?
Насочихме 65 000 долара, така че е чудесно, че получихме толкова много. С Kickstarter никога не се знае. Знаехме, че имаме нещо интересно, защото всички искаха да говорят за това. Но не знаехме, че ще стане толкова голям.
Колко реалистично е да мислим, че един ден бихме могли да имаме светещи в тъмните дървета облицовки на улици вместо улични лампи?
Ние смятаме, че трябва да бъде жизнеспособна, но определено е дългосрочна цел. Голямото предизвикателство пред дърветата е, че дърветата отнемат много време, за да растат. Правенето на експерименти върху дървета и тестване на различни промотори ще отнеме много време. Наистина се нуждаем от една от няколко различни технологии, за да излезем. Една от тях би била по-добра симулационна технология, така че да можем да симулираме генните последователности на компютър. Две биха били био принтер или нещо подобно, така че да можем да отпечатаме листо и да тестваме реалистично последователностите на листа [вместо да се налага да чакаме да расте цяло дърво]. Или, трето, би било някакъв начин да се направи генна терапия на дървета и да се коригира на място и да се използва това за промяна на тяхната ДНК. Имаме нужда от някои разработки в едно от тях, преди да успеем наистина да се заемем с големите дървета.
При предварителни изчисления установявате, че светещото дърво, което покрива около 1000 квадратни фута, би хвърлило толкова светлина, колкото уличната светлина.
Това ще бъде много различен тип осветителен ефект. Ако мислите за начина, по който е осветен денят, светлината идва от цялото небе; не идва само от точка, докато електрическите крушки идват от точка. Осветлението ни ще бъде много по-разсеяно и смятаме много по-красиво.
Какви са вашите гледки в момента?
Ние сме фокусирани върху изпълнението на нещата, които обещахме на нашите поддръжници на Kickstarter. И така, ние вършим работата, създаваме лабораторията, нареждаме ДНК и започваме да трансформираме растенията [ Arabidopsis ].
Вие и вашите колеги обещахте да изпратите на всеки поддръжник на определено ниво на дарение, светещо растение. Какво могат да очакват хората? Колко силна ще бъде светлината и колко дълготрайна?
Светлината ще свети през нощта, докато растението е живо, но няма да е супер ярко. Ние се стремим към нещо като блясък в тъмната боя. Трябва да сте в тъмна стая и тогава можете да я видите мрачно светеща. Оттам ще работим върху оптимизирането и увеличаването на светлинния изход.
Във видеоклипа на кампанията казвате: „светещото растение е символ на бъдещето.“ Как ви изглежда това бъдеще?
Бъдещето, за което говорим, е синтетично бъдеще на биологията. Смятаме, че този вид технология ще стане демократизирана; тя ще бъде достъпна за много хора. Бих искал да видя бъдеще, в което тийнейджърите и аматьорите правят генно инженерни неща у дома или в био лаборатории. Искаме да представим това бъдеще, да кажем на хората, че идва и да започнем дискусия около тази технология - какво означава и какво означава тя за нас.
Тази технология бързо се възприема. Това ще бъде много трансформационно и мисля, че е време хората някак да осъзнаят това и потенциала му, да се заинтересуват от него. Ще има някои фантастични възможности в него, така че ако хората погледнат проекта и си мислят „Бих искал да направя това“, мисля, че отговорът е „Можете да.“ Просто отидете в местната си лаборатория „Направи си сам“ и започнете играейки наоколо, започнете да се учите.
Създават ли се други трансгенни организми, които смятате за обещаващи?
Има тонове хора, които работят върху неща, тонове и тонове и тонове. Ако погледнете проектите на фондацията iGEM [Международна генно инженерна машина], можете да видите част от широтата и разнообразието от неща, които се правят. Паяковата коприна е готина. Мисля, че момчетата, работещи върху нови версии на месо, са готини. Има някои интересни неща, които се случват с водорасли в био лабораторията в Саут Бей [Сан Франциско], BioCurious. Инженерни водорасли, за да можем да го използваме за производство на енергия - мисля, че трябва да се свърши много работа по това, но е много обещаващо.
Има ли проекти, които ви притесняват?
Не за сега. Но, мисля, че в крайна сметка ще се случат някои страшни неща.
Някои хора са изразили притеснение да разпространявате светещи растения и да пускате синтетични растения в дивата природа. Какво трябва да кажете на онези, които се страхуват от това?
Хората са генно инженерни растения от много десетилетия. Ние просто следваме стъпките на всички останали растения, които вече са пуснати през последните 20 години. Не мислим, че правим нещо коренно различно. Това, което е различно в този проект, е как той е финансиран и че работата се извършва в DIY био лаборатория, а не в професионална изследователска институция.
