L'imprenditore di San Francisco Antony Evans ha avuto un'idea radicale per limitare l'utilizzo di energia: "E se usassimo alberi per illuminare le nostre strade invece di lampioni elettrici?"
Evans e i suoi colleghi, i biologi Omri Amirav-Drory e Kyle Taylor, vogliono creare piante che letteralmente brillano. Evans è stato ispirato da organismi transgenici, piante o animali con geni di altre specie nel proprio DNA, che sono stati utilizzati per soddisfare molti bisogni umani. Un gene del batterio Bacillus thuringiensis viene regolarmente introdotto nel mais e nel cotone, ad esempio, per rendere le colture resistenti agli insetti. In un metodo chiamato "pharming", gli scienziati hanno inserito geni umani in piante e animali in modo che questi ospiti possano produrre proteine per prodotti farmaceutici. Altri hanno aggiunto un gene della gelatina di cristallo responsabile della creazione di proteine fluorescenti verdi per animali come gatti e maiali; in questo modo, possono determinare se una malattia è stata trasmessa da una generazione all'altra, solo vedendo se la prole si illumina al buio.
Questa primavera, il team di Evans ha pubblicato un video su Kickstarter, spiegando come intendono inserire geni di batteri bioluminescenti in una specie di flora come primo passo per creare alberi luminosi. Per alimentare le immaginazioni degli spettatori, il video includeva un'immagine di Pandora, l'impostazione luminosa della metà del 22 ° secolo del film Avatar . In una campagna di 46 giorni di grande successo, il gruppo ha raccolto quasi $ 500.000 per finanziare lo sforzo. Ho parlato con Evans del suo progetto.
Gli scienziati hanno ingegnerizzato geneticamente la prima pianta bagliore nel buio negli anni '80, una pianta di tabacco con un gene lucciola inserito in essa. Storicamente, qual è stato lo scopo di fare questo?
La prima volta, penso, era solo un progetto dimostrativo. Ma gli scienziati l'hanno usato da allora per studiare cose come la crescita delle radici. Lo usano davvero per scopi di ricerca di base.
Tradizionalmente, ciò che hanno fatto è inserire il gene della luciferasi [un enzima di un organismo luminescente] insieme a un promotore [una regione all'inizio di un gene che dice a una cellula di iniziare la trascrizione, il primo passo per produrre una proteina] e quindi aggiungere manualmente la luciferina [una sostanza chimica che produce luce quando ossidata]. Hanno persino avuto queste piante incandescenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, quindi è una tecnica abbastanza ben consolidata.
Per il tuo progetto di pianta luminosa, hai scelto di utilizzare una specie in fiore chiamata Arabidopsis thaliana . Perché questa pianta?
Abbiamo scelto questa pianta perché è stata estremamente ben studiata dalla comunità accademica. È la mosca della frutta della biologia vegetale. Il motivo per cui è stato studiato così tanto è perché ha il genoma più corto di qualsiasi pianta [fiorita].
Quale gene stai aggiungendo per creare il bagliore?
Stiamo usando i geni di Vibrio fischeri . Sono batteri marini.
Come si fa? Puoi accompagnarmi nel processo di creazione di una pianta luminosa?
Iniziamo con un software chiamato Genome Compiler. Il compilatore del genoma ci consente di cercare sequenze di geni e quindi modificare quelle sequenze di geni in una bella interfaccia utente grafica. Usiamo quel software per cercare i geni Vibrio fischeri, e quindi facciamo qualcosa chiamato codice e ottimizzazione, che sostanzialmente regola le sequenze in modo che [funzionino] nelle piante anziché nei batteri. Quindi sintetizziamo il DNA. C'è un pulsante "stampa" e noi "stampiamo" quel DNA. Questo invia il file via e-mail a un'azienda che produce il DNA per noi. Ci hanno ricambiato la FedEx, e poi facciamo due cose.
Innanzitutto, inseriamo il DNA in alcuni batteri chiamati agrobacterium. Quel batterio è molto intelligente, ha capito come fare l'ingegneria genetica da solo. [Il batterio] inserisce il DNA nei gameti femminili della pianta. Possiamo coltivare i semi che provengono da quei fiori e avremo il DNA che abbiamo progettato sul computer nella pianta. La seconda cosa che stiamo facendo è usare una pistola genetica, che è un pezzo di equipaggiamento che spara il DNA ad alta velocità nelle cellule della pianta. Alcune di queste cellule assorbiranno il DNA e inizieranno ad esprimerlo.
Stai terminando il tuo lavoro presso BioCurious, un laboratorio biologico comunitario a Sunnyville, in California, nella Silicon Valley. Ma quanto è fai-da-te? È qualcosa che un armeggiatore di garage può gestire?
Come parte della campagna Kickstarter, abbiamo un kit che puoi usare per realizzare una di queste piante. La parte difficile è progettare le sequenze, ma una volta che qualcuno le ha comprese, puoi seguire la ricetta.
Tutto sommato, avevi 8.433 sostenitori di Kickstarter impegnati in $ 484.013. Questa reazione ti ha sorpreso?
Avevamo come target $ 65.000, quindi è fantastico che abbiamo ottenuto così tanto. Con Kickstarter, non lo sai mai. Sapevamo di avere qualcosa di interessante, perché tutti ne volevano parlare. Ma non sapevamo che sarebbe diventato così grande.
Quanto è realistico pensare che un giorno potremmo avere alberi bagliore nel buio che fiancheggiano le strade invece dei lampioni?
Riteniamo che dovrebbe essere praticabile, ma è sicuramente un obiettivo a lungo termine. La grande sfida con gli alberi è che gli alberi impiegano molto tempo a crescere. Fare esperimenti sugli alberi e testare diversi promotori richiederà molto tempo. Abbiamo davvero bisogno di una delle poche tecnologie diverse per uscire. Una sarebbe una migliore tecnologia di simulazione, in modo da poter simulare le sequenze geniche su un computer. Due sarebbero una bio-stampante o qualcosa di simile, in modo da poter stampare una foglia e testare realisticamente le sequenze sulla foglia [invece di dover aspettare che un intero albero cresca]. Oppure, terzo sarebbe un modo per fare la terapia genica sugli alberi e regolarli in situ e usarli per cambiare il loro DNA. Abbiamo bisogno di alcuni sviluppi in uno di quelli prima di poter davvero affrontare grandi alberi.
In calcoli preliminari, immagina che un albero incandescente che copre circa 1.000 piedi quadrati proietterebbe la stessa luce di un lampione.
Sarà un tipo di effetto luminoso molto diverso. Se pensi al modo in cui il giorno è illuminato, la luce proviene da tutto il cielo; non proviene solo da un punto, mentre le lampadine provengono da un punto. La nostra illuminazione sarà molto più diffusa e riteniamo molto più bella.
Quali sono i tuoi obiettivi ora?
Siamo concentrati sull'esecuzione delle cose che abbiamo promesso ai nostri sostenitori di Kickstarter. Quindi, stiamo facendo il lavoro, preparando il laboratorio, ordinando il DNA e iniziando a trasformare le piante [ Arabidopsis ].
Tu e i tuoi colleghi avete promesso di inviare a ciascun sostenitore, di un certo livello di donazione, una pianta luminosa. Cosa possono aspettarsi le persone? Quanto sarà forte la luce e quanto durerà?
La luce sarà accesa di notte finché la pianta sarà viva, ma non sarà super luminosa. Puntiamo a qualcosa come la vernice bagliore nel buio. Devi essere in una stanza buia, e poi puoi vederlo debolmente luminoso. Da lì, lavoreremo sull'ottimizzazione e sul potenziamento dell'emissione luminosa.
Nel video della campagna, dici: "la pianta luminosa è un simbolo del futuro". Che aspetto ha questo futuro per te?
Il futuro a cui ci riferiamo è un futuro di biologia sintetica. Pensiamo che questo tipo di tecnologia diventerà democratizzata; sarà accessibile a molte persone. Mi piacerebbe vedere un futuro in cui adolescenti e dilettanti stanno geneticamente ingegnerizzando cose a casa o nei bio-laboratori fai-da-te. Vogliamo rappresentare quel futuro, dire alla gente che sta arrivando e iniziare una discussione su questa tecnologia: cosa significa e cosa significa per noi.
Questa tecnologia viene rapidamente adottata. Sarà molto trasformativo e penso che sia tempo che le persone ne diventino consapevoli e le potenzialità possano interessarsi. Ci saranno alcune fantastiche opportunità, quindi se le persone guardano il progetto e pensano "Mi piacerebbe farlo", penso che la risposta sia "Puoi". Basta andare al tuo bio laboratorio fai-da-te locale e iniziare giocando, inizia a imparare.
Ci sono altri organismi transgenici che stai creando promettenti?
Ci sono tonnellate di persone che lavorano su cose, tonnellate e tonnellate e tonnellate. Se guardi ai progetti della Fondazione iGEM [International Genetically Engineered Machine], puoi vedere alcune delle ampiezze e varietà delle cose che vengono fatte. La seta del ragno è bella. Penso che i ragazzi che lavorano su nuove versioni di carne siano fantastici. Ci sono alcune cose interessanti che stanno accadendo con le alghe nel laboratorio biologico di South Bay [San Francisco], BioCurious. Ingegnerizzare le alghe in modo da poterle utilizzare per la produzione di energia - penso che ci sia molto lavoro da fare al riguardo, ma è molto promettente.
Ci sono progetti che ti preoccupano?
Non per ora Ma penso che alla fine accadranno alcune cose spaventose.
Alcune persone hanno espresso preoccupazione per la distribuzione di piante incandescenti e il rilascio di piante sintetiche in natura. Che cosa hai da dire a coloro che temono questo?
Le persone progettano piante geneticamente da molti decenni ormai. Stiamo solo seguendo le orme di tutte le altre piante che sono già state rilasciate negli ultimi 20 anni. Non pensiamo di fare qualcosa di radicalmente diverso. Ciò che differisce da questo progetto è come è stato finanziato e che il lavoro si svolge in un laboratorio biologico fai-da-te piuttosto che in un istituto di ricerca professionale.
