San Francisco-baserede iværksætter Antony Evans har fundet en radikal idé til at begrænse strømforbruget: "Hvad hvis vi bruger træer til at tænde vores gader i stedet for elektriske gaderlamper?"
Evans og hans kolleger, biologerne Omri Amirav-Drory og Kyle Taylor, ønsker at skabe planter, der bogstaveligt talt gløder. Evans blev inspireret af transgene organismer, planter eller dyr med gener af andre arter i deres eget DNA, som er blevet brugt til at opfylde mange menneskelige behov. Et gen fra bakterien Bacillus thuringiensis introduceres rutinemæssigt til majs og bomuld, for eksempel for at gøre afgrøderne insektbestandige. I en metode kaldet "pharming" har forskere indsat menneskelige gener i planter og dyr, så disse værter kan producere proteiner til lægemidler. Andre har tilføjet et gen fra krystalgeléen, der er ansvarlig for at skabe grønt fluorescerende protein til dyr som katte og svin; På denne måde kan de bestemme, om en sygdom er blevet overført fra en generation til en anden, bare ved at se om afkommet lyser i mørke.
I forår udsendte Evans 'team en video til Kickstarter, der forklarede, hvordan de planlægger at indsætte gener fra bioluminescerende bakterier i en floraart som et første skridt til at skabe glødende træer. For at fodre seernes fantasi inkluderede videoen et billede af Pandora, den lysende midt i det 22. århundrede fra filmen Avatar . I en voldsomt vellykket 46-dages kampagne rejste gruppen næsten $ 500.000 til at finansiere indsatsen. Jeg talte med Evans om hans projekt.
Forskere genetisk konstrueret af den allerførste glød-i-mørke plante i 1980'erne, en tobaksplante med et ildfluen gen indsat i den. Hvad har historisk set været formålet med at gøre dette?
Den første gang, tror jeg, var bare et demonstrationsprojekt. Men forskere har brugt det siden til at studere ting som rodvækst. De bruger det virkelig til grundlæggende forskningsformål.
Det, de har gjort, er traditionelt at indsætte genet for luciferase [et enzym fra en selvlysende organisme] sammen med en promotor [et område i begyndelsen af et gen, der beder en celle om at starte transkription, det første trin til at producere et protein] og tilsæt derefter luciferinet [et kemikalie, der producerer lys, når det oxideres] manuelt. De har endda haft disse glødende planter oppe på den internationale rumstation, så det er en temmelig veletableret teknik.
Til dit glødende planteprojekt har du valgt at bruge en blomstrende art kaldet Arabidopsis thaliana . Hvorfor denne plante?
Vi valgte denne plante, fordi den er blevet ekstremt godt studeret af det akademiske samfund. Det er frugtfluen fra plantebiologi. Årsagen til at det er blevet undersøgt så meget, er fordi det har det korteste genom af en [blomstrende] plante.
Hvilket gen tilføjer du for at skabe glødet?
Vi bruger gener fra Vibrio fischeri . Det er marine bakterier.
Hvordan gøres dette? Kan du tage mig igennem processen med at skabe en lysende plante?
Vi starter med software kaldet Genome Compiler. Genome Compiler giver os mulighed for at søge efter gensekvenser og derefter ændre disse gensekvenser i en dejlig grafisk brugergrænseflade. Vi bruger denne software til at slå Vibrio fischeri- generne op, og derefter laver vi noget, der kaldes kode og optimering, som dybest set justerer sekvenserne, så de [fungerer] i planter i stedet for i bakterier. Derefter syntetiserer vi DNA'et. Der er en “print” -knap, og vi “udskriver” det DNA. Den e-mailer filen til et firma, der laver DNA'et til os. De FedEx der tilbage til os, og så gør vi to ting.
Først indsætter vi DNA'et i nogle bakterier kaldet agrobacterium. Denne bakterie er meget smart, den har fundet ud af, hvordan man udfører genteknik alene. [Bakterien] indsætter DNA'et i de kvindelige gameter på planten. Vi kan dyrke frøene, der kommer fra disse blomster, og vi har det DNA, som vi designet på computeren i planten. Den anden ting, vi laver, er at bruge en genpistol, som er et udstyr, der fyrer DNA'et med høj hastighed ind i plantens celler. Nogle af disse celler optager DNA'et og begynder at udtrykke det.
Du laver din afslutning på arbejdet på BioCurious, et bio-laboratorium i Sunnyville, Californien, i Silicon Valley. Men hvordan gør DIY det? Er det noget, en garage-tinkerer kan administrere?
Som en del af Kickstarter-kampagnen har vi et sæt, som du kan bruge til at fremstille en af disse planter. Den hårde del er at designe sekvenserne, men når nogen har fundet dem ud, kan du følge opskriften.
Alt i alt havde du 8.433 Kickstarter-bagmænd, der pantsatte $ 484.013. Overraskede denne reaktion dig?
Vi målrettede $ 65.000, så det er dejligt, at vi fik så meget. Med Kickstarter ved du aldrig. Vi vidste, at vi havde noget interessant, fordi alle ville tale om det. Men vi vidste ikke, at det ville blive så stort.
Hvor realistisk er det at tro, at vi en dag kunne have glød-i-mørke træer langs gaderne i stedet for gadelygter?
Vi synes, det skal være levedygtigt, men det er bestemt et langsigtet mål. Den store udfordring med træerne er, at træerne tager lang tid at vokse. Det vil tage lang tid at udføre eksperimenter på træer og teste forskellige promotorer. Vi har virkelig brug for en af nogle få forskellige teknologier for at komme ud. Den ene ville være en bedre simuleringsteknologi, så vi kunne simulere gensekvenserne på en computer. To ville være en bioprinter eller noget lignende, så vi kunne udskrive et blad og teste realistisk sekvenserne på bladet [i stedet for at skulle vente til et helt træ vokser]. Eller, det tredje ville være en måde at udføre genterapi på træer og justere dem in situ og bruge det til at ændre deres DNA. Vi har brug for nogle udviklinger i en af dem, før vi virkelig kan tage store træer på.
I foreløbige beregninger regner du med, at et lysende træ, der dækker omkring 1.000 kvadratfod, ville kaste så meget lys som en gadelygte.
Det vil være en meget anden type lyseffekt. Hvis du tænker på den måde, hvorpå dagen lyser, kommer lyset fra hele himlen; det kommer ikke bare fra et punkt, mens pærer kommer fra et punkt. Vores belysning vil være meget mere diffus, og vi synes meget smukkere.
Hvad er dine seværdigheder sat på nu?
Vi er fokuseret på at udføre de ting, som vi lovede vores Kickstarter-bagmænd. Så vi gør arbejdet, får laboratoriet oprettet, bestiller DNA og begynder at omdanne [ Arabidopsis ] planterne.
Du og dine kolleger lovede at sende hver supporter, af et bestemt donationsniveau, en glødende plante. Hvad kan folk forvente? Hvor stærkt vil lyset være, og hvor længe varer det?
Lyset vil være tændt om natten, så længe planten er i live, men det vil ikke være superlyst. Vi sigter mod noget som glød-i-den-mørke maling. Du skal være i et mørkt rum, og så kan du se det svagt glødende. Derfra vil vi arbejde på at optimere og øge lyseffekten.
I kampagnevideoen siger du, ”den glødende plante er et symbol på fremtiden.” Hvordan ser denne fremtid ud for dig?
Den fremtid, vi henviser til, er en syntetisk biologi-fremtid. Vi tror, at denne type teknologi vil blive demokratiseret; det vil være tilgængeligt for mange mennesker. Jeg vil gerne se en fremtid, hvor teenagere og amatører er gentekniske ting derhjemme eller i DIY biolaboratorier. Vi ønsker at repræsentere den fremtid, fortælle folk, at den kommer, og starte en diskussion omkring denne teknologi - hvad den betyder, og hvad den betyder for os.
Denne teknologi vedtages hurtigt. Det bliver meget transformerende, og jeg tror, det er på tide, at folk slags bliver opmærksomme på det og potentialet i det, til at interessere sig for det. Der vil være nogle fantastiske muligheder i det, så hvis folk ser på projektet og tænker "Jeg vil gerne gøre det, " tror jeg, svaret er "Du kan." Bare gå til dit lokale DIY biolaboratorium og start lege rundt, begynde at lære.
Er der andre transgene organismer, som du synes er lovende?
Der er tonsvis af mennesker, der arbejder med ting, tonsvis og tonsvis og tonsvis. Hvis du ser på iGEM-projekterne (International Genetically Engineered Machine) Foundation, kan du se noget af bredden og forskellige ting, der bliver gjort. Edderkoppen silke er cool. Jeg synes, de fyre, der arbejder på nye versioner af kød, er seje. Der sker nogle interessante ting med alger i biolaboratoriet nede i South Bay [San Francisco], BioCurious. Ingeniøralger, så vi kan bruge den til energiproduktion - jeg tror, der er meget arbejde, der skal gøres med det, men det er meget lovende.
Er der projekter, der bekymrer dig?
Ikke for nu. Men jeg tror, at nogle skræmmende ting vil ske i sidste ende.
Nogle mennesker har udtrykt bekymring over, at du distribuerer glødende planter og frigiver syntetiske planter i naturen. Hvad har du at sige til dem, der frygter dette?
Folk har været gentekniske planter i mange årtier nu. Vi følger bare i fodsporene fra alle de andre planter, der allerede er frigivet i de sidste 20 år. Vi tror ikke, at vi gør noget radikalt anderledes. Det, der er anderledes ved dette projekt, er, hvordan det er blevet finansieret, og at arbejdet foregår i et DIY-biolaboratorium snarere end i en professionel forskningsinstitution.
