San Franciscos asuv ettevõtja Antony Evans on välja töötanud radikaalse idee elektritarbimise piiramiseks: "Mis siis, kui me kasutame tänavate valgustamiseks puid elektriliste tänavalampide asemel?"
Evans ja tema kolleegid bioloogid Omri Amirav-Drory ja Kyle Taylor soovivad luua taimi, mis sõna otseses mõttes helendavad. Evansi inspireerisid transgeensed organismid, taimed või loomad, kelle enda DNA-s on teiste liikide geene, mida on kasutatud paljude inimeste vajaduste rahuldamiseks. Bakteritest Bacillus thuringiensis pärit geeni sisestatakse rutiinselt näiteks maisi ja puuvilla, et muuta põllukultuurid putukakindlaks. Ühes meetodis, mida nimetatakse pharminguks, on teadlased lisanud taimedesse ja loomadesse inimese geenid, et need peremehed saaksid toota farmaatsiatoodete valke. Teised on kristalliseerunud tarretisesse lisanud geeni, mis vastutab rohelise fluorestsentsvalgu loomise eest loomadele nagu kassid ja sead; sel viisil saavad nad kindlaks teha, kas haigus on põlvest põlve edasi kandunud, lihtsalt nähes, kas järglased helendavad pimedas.
Sel kevadel postitas Evansi meeskond Kickstarterisse video, milles selgitatakse, kuidas nad kavatsevad esimese sammuna hõõguvate puude loomiseks lisada bioluminestsentssete bakterite geene taimeliikidesse. Vaatajate kujutlusvõime toomiseks sisaldas video pilti Pandorast, helendavast 22. sajandi keskpaiga filmist Avatar . Äärmiselt eduka 46-päevase kampaania käigus kogus grupp pingutuse rahastamiseks ligi 500 000 dollarit. Rääkisin Evansiga tema projektist.
Teadlased töötasid geneetiliselt välja 1980-ndatel kõige esimese pimedas helendava taime - tubaka taime, mille sisse oli sisestatud jaanileib. Mis on ajalooliselt olnud selle tegemise eesmärk?
Esimene kord oli minu arvates lihtsalt näidisprojekt. Kuid teadlased on seda alates ajast kasutanud näiteks juurte kasvu uurimiseks. Nad kasutavad seda tõesti alusuuringute jaoks.
Traditsiooniliselt sisestatakse nende poolt lutsiferaasi [luminestsentsorganismi ensüüm] geen koos promootoriga [geeni alguses olev piirkond, mis käsib rakul alustada transkriptsiooni, esimene samm valgu tootmiseks] ja seejärel lisage käsitsi lutsiferiin [kemikaal, mis oksüdeerumisel tekitab valgust]. Neid hõõguvaid taimi on neil isegi rahvusvahelises kosmosejaamas üles pandud, nii et see on üsna hästi väljakujunenud tehnika.
Oma hõõguva taime projekti jaoks olete otsustanud kasutada õitsvat liiki, mida nimetatakse Arabidopsis thaliana . Miks just see taim?
Valisime selle taime, kuna akadeemiline ringkond on seda eriti hästi uurinud. See on taimebioloogia puuviljakärbes. Seda on nii palju uuritud seetõttu, et sellel on kõigi [õistaimede] taimede lühim genoom.
Millise geeni lisate hõõguvuse saavutamiseks?
Me kasutame Vibrio fischeri geene. See on merebakterid.
Kuidas seda tehakse? Kas saate mind hõõguva taime loomise protsessist läbi viia?
Alustame tarkvaraga nimega Genome Compiler. Geenivaramu koostaja võimaldab meil otsida geenijärjestusi ja neid kena graafilise kasutajaliidese abil neid geenijärjestusi modifitseerida. Me kasutame seda tarkvara Vibrio fischeri geenide otsimiseks ja siis teeme midagi, mida nimetatakse koodiks ja optimeerimiseks, mis põhimõtteliselt kohandab järjestusi nii, et need töötaksid taimedes, mitte bakterites. Seejärel sünteesime DNA. Seal on nupp "printida" ja me "prindime" selle DNA. Sellega saadetakse fail ettevõttele, kes teeb meile DNA. Nad FedExi võtsid selle meie juurde tagasi ja siis teeme kaks asja.
Esiteks sisestame DNA mõnda bakterisse, mida nimetatakse agrobacteriumiks. See bakter on väga tark, see on välja mõelnud, kuidas geenitehnoloogiat iseseisvalt teha. [Bakter] lisab DNA taime naissoost sugurakkudesse. Saame kasvatada nendest lilledest pärit seemneid ja meil on DNA, mille kujundasime taime arvutisse. Teine asi, mida me teeme, on geenipüstoli kasutamine, mis on seade, mis laseb suure kiirusega DNA taime rakkudesse. Mõni neist rakkudest absorbeerib DNA-d ja hakkab seda ekspresseerima.
Teete oma töö lõppu BioCurious, mis on kogukonna biolabor Californias Sunnyville'is Silicon Valleys. Aga kui DIY see on? Kas see on asi, mida garaažihoidja saab hallata?
Kickstarteri kampaania raames on meil komplekt, mida saate kasutada nende taimede valmistamiseks. Raske osa on järjestuste kujundamine, kuid kui keegi on need välja mõelnud, saate retsepti järgida.
Kõike seda öeldes oli teil 8 433 Kickstarteri toetajat panditud 484 013 dollarit. Kas see reaktsioon üllatas teid?
Meie siht oli 65 000 dollarit, nii et on tore, et me nii palju saime. Kickstarteri abil ei või kunagi teada. Teadsime, et meil on midagi huvitavat, sest kõik tahtsid sellest rääkida. Kuid me ei teadnud, et see nii suureks saab.
Kui realistlik on arvata, et ühel päeval võiksid meil tänavavalgustite asemel vooderdada pimedas heledad puud?
Me arvame, et see peaks olema elujõuline, kuid see on kindlasti pikaajaline eesmärk. Puude jaoks on suur väljakutse see, et puude kasvamine võtab kaua aega. Puudega katsete tegemine ja erinevate promootorite katsetamine võtab kaua aega. Välja tulemiseks on meil tõesti vaja ühte vähestest erinevatest tehnoloogiatest. Üks oleks parem simulatsioonitehnoloogia, et saaksime arvutada geenijärjestusi arvutis. Kaks oleks bioprinter või midagi sarnast, et saaksime lehe printida ja lehe järjendeid realistlikult testida [selle asemel, et oodata, kuni terve puu kasvab]. Või kolmandaks, oleks viis puude geeniteraapia tegemiseks ja nende kohandamiseks kohapeal ning selle abil nende DNA muutmiseks. Ühes neist on meil vaja mõningaid arenguid, enne kui suudame suuri puid kasvatada.
Esialgsetes arvutustes arvate, et umbes 1000 ruutjalga hõlmav hõõguv puu annaks sama palju valgust kui tänavavalgus.
See on väga erinevat tüüpi valgusefekt. Kui mõelda päeva valgustuse viisile, tuleb valgust kogu taevast; see ei tule lihtsalt ühest punktist, samas kui lambipirnid pärinevad ühest punktist. Meie valgustus on palju hajutatud ja meie arvates palju ilusam.
Millised on teie vaatamisväärsused praegu seatud?
Oleme keskendunud selliste asjade hukkamisele, mida lubasime oma Kickstarteri toetajatele. Niisiis, teeme tööd, paneme labori üles, tellime DNA ja alustame [ Arabidopsis ] taimede ümberkujundamist.
Sina ja su kolleegid lubasid saata igale teatud annetustasemega toetajale hõõguva taime. Mida inimesed võivad oodata? Kui tugev tuli on ja kui kaua kestev?
Valgus põleb öösel, kuni taim on elus, kuid see ei ole eriti ere. Meie eesmärk on midagi sellist, nagu pimedas helendav värv. Peate olema pimedas toas ja siis näete, kuidas see hämardub. Sealt edasi töötame valgustugevuse optimeerimise ja suurendamise nimel.
Kampaaniavideos ütlete: „hõõguv taim on tuleviku sümbol.” Milline see tulevik teile välja näeb?
Meie viidatav tulevik on sünteetilise bioloogia tulevik. Me arvame, et selline tehnoloogia saab demokratiseeruda; see on kättesaadav paljudele inimestele. Tahaksin näha tulevikku, kus teismelised ja amatöörid tegelevad kodus või kodus asuvates biolaborites geenitehnoloogia asjadega. Tahame seda tulevikku esindada, öelda inimestele, et see saabub, ja alustada arutelu selle tehnoloogia ümber - mida see meie jaoks tähendab ja mida see tähendab.
Seda tehnoloogiat võetakse kiiresti kasutusele. See saab olema väga transformatiivne ja ma arvan, et on aeg, et inimesed saaksid sellest ja selle potentsiaalist teada ning tunneksid selle vastu huvi. Selles on näha fantastilisi võimalusi, nii et kui inimesed vaatavad projekti ja mõtlevad: "Ma tahaksin seda teha", on minu arvates vastus "saate". Minge lihtsalt oma DIY biolaborisse ja alustage ringi mängides, hakka õppima.
Kas on loodud muid transgeenseid organisme, mis on teie arvates paljulubavad?
Seal on palju inimesi, kes tegelevad kraamiga, tonni ja tonni ja tonni. Kui vaatate iGEMi (rahvusvahelise geneetiliselt konstrueeritud masina) sihtasutuse projekte, näete mõnda tegemise ulatust ja mitmekesisust. Ämbliku siid on lahe. Minu meelest on liha uute versioonide kallal töötavad poisid lahedad. Lõuna-Bay (San Francisco) biolaboris, BioCurious, juhtub vetikatega huvitavat. Vetikate projekteerimine, et saaksime neid energia tootmiseks kasutada - ma arvan, et selle nimel on palju tööd ära teha, kuid see on väga paljutõotav.
Kas on mõni projekt, mis teid muretseks?
Praegu mitte. Kuid ma arvan, et lõpuks juhtub mõni hirmutav värk.
Mõned inimesed on väljendanud muret teiega hõõguvate taimede levitamise ja sünteetiliste taimede loodusesse laskmise pärast. Mida peate ütlema neile, kes seda kardavad?
Inimesed on geneetiliselt muundatud taimi juba mitukümmend aastat. Jälgime just kõigi teiste taimede jälgedes, mis on viimase 20 aasta jooksul juba vabastatud. Me ei arva, et teeme midagi radikaalselt teisiti. Projekti puhul on erinev see, kuidas seda rahastatakse ja see, et töö toimub pigem meisterdamisosakonna biolaboris, mitte professionaalses teadusasutuses.
