Предприниматель из Сан-Франциско Энтони Эванс выступил с радикальной идеей ограничения энергопотребления: «Что если мы используем деревья для освещения улиц вместо электрических уличных фонарей?»
Эванс и его коллеги, биологи Омри Амирав-Дрори и Кайл Тейлор, хотят создавать растения, которые буквально светятся. Эванс был вдохновлен трансгенными организмами, растениями или животными с генами других видов в их собственной ДНК, которые были использованы для удовлетворения многих потребностей человека. Ген из бактерий Bacillus thuringiensis обычно вводится в кукурузу и хлопок, например, чтобы сделать растения устойчивыми к насекомым. В одном методе, называемом «фарминг», ученые внедрили гены человека в растения и животных, чтобы эти хозяева могли производить белки для фармацевтических препаратов. Другие добавили ген из кристаллического желе, ответственный за создание зеленого флуоресцентного белка для животных, таких как кошки и свиньи; таким образом, они могут определить, была ли болезнь передана от одного поколения к другому, просто наблюдая, светится ли потомство в темноте.
Этой весной команда Эванса опубликовала на Kickstarter видео, объясняющее, как они планируют вставить гены из биолюминесцентных бактерий в виды флоры в качестве первого шага к созданию светящихся деревьев. Чтобы прокормить воображение зрителей, в видео было изображение Пандоры, светящейся середины 22-го века из фильма « Аватар» . В ходе чрезвычайно успешной 46-дневной кампании группа собрала около 500 000 долларов для финансирования этой работы. Я говорил с Эвансом о его проекте.
Ученые генетически сконструировали самое первое растение в темноте в 1980-х годах - табак с геном светлячка. Исторически, что было целью сделать это?
Первый раз, я думаю, был просто демонстрационным проектом. Но ученые использовали его для изучения таких вещей, как рост корней. Они действительно используют его для фундаментальных исследовательских целей.
Традиционно они сделали вставку гена для люциферазы [фермента из люминесцентного организма] вместе с промотором [область в начале гена, которая говорит клетке начать транскрипцию, первый шаг к производству белка] и затем добавьте люциферин [химическое вещество, которое производит свет при окислении] вручную. У них даже были светящиеся растения на Международной космической станции, так что это довольно хорошо отработанный метод.
Для вашего проекта по светящемуся растению вы выбрали цветущий вид Arabidopsis thaliana . Почему это растение?
Мы выбрали это растение, потому что оно было чрезвычайно хорошо изучено академическим сообществом. Это плодовая муха биологии растений. Причина, по которой его так много изучали, заключается в том, что у него самый короткий геном среди всех [цветущих] растений.
Какой ген вы добавляете для создания свечения?
Мы используем гены от Vibrio fischeri . Это морские бактерии.
Как это сделать? Можете ли вы провести меня через процесс создания светящегося растения?
Мы начнем с программного обеспечения под названием Genome Compiler. Genome Compiler позволяет нам искать последовательности генов, а затем модифицировать эти последовательности генов в приятном графическом пользовательском интерфейсе. Мы используем это программное обеспечение для поиска генов Vibrio fischeri, а затем делаем то, что называется кодом и оптимизацией, которые в основном корректируют последовательности так, чтобы они [работали] на растениях, а не на бактериях. Затем мы синтезируем ДНК. Есть кнопка «печать», и мы «печатаем» эту ДНК. Это отправляет файл по электронной почте компании, которая делает ДНК для нас. Они FedEx, что обратно к нам, а затем мы делаем две вещи.
Сначала мы вставляем ДНК в некоторые бактерии, называемые агробактериями. Эта бактерия очень умна, она выяснила, как сделать генную инженерию самостоятельно. [Бактерия] вставляет ДНК в женские половые органы растения. Мы можем вырастить семена, которые происходят из этих цветов, и у нас будет ДНК, которую мы разработали на компьютере на заводе. Второе, что мы делаем, - это использование генной пушки, которая представляет собой оборудование, которое с высокой скоростью стреляет ДНК в клетки растения. Некоторые из этих клеток поглощают ДНК и начинают ее экспрессировать.
Вы заканчиваете свою работу в BioCurious, общественной биолаборатории в Саннивилле, штат Калифорния, в Силиконовой долине. Но как DIY это? Это то, с чем может справиться гаражный трактирщик?
В рамках кампании Kickstarter у нас есть набор, который вы можете использовать для изготовления одного из этих растений. Сложной частью является разработка последовательностей, но как только кто-то их выяснит, вы можете следовать рецепту.
В общей сложности у вас было 8 433 взноса спонсоров Kickstarter $ 484 013. Эта реакция вас удивила?
Мы нацеливались на 65 000 долларов, и это здорово, что мы получили так много. С Kickstarter вы никогда не узнаете. Мы знали, что у нас есть что-то интересное, потому что все хотели поговорить об этом. Но мы не знали, что это станет таким большим.
Насколько реалистично думать, что однажды у нас могут появиться светящиеся в темноте деревья вдоль улиц вместо уличных фонарей?
Мы считаем, что это должно быть жизнеспособным, но это определенно долгосрочная цель. Большая проблема с деревьями заключается в том, что деревья растут очень долго. Проведение экспериментов на деревьях и тестирование разных промоутеров займет много времени. Нам действительно нужна одна из нескольких разных технологий, чтобы выйти. Одна из них - лучшая технология моделирования, чтобы мы могли моделировать генные последовательности на компьютере. Два из них - это биопринтер или что-то похожее, чтобы мы могли распечатать лист и реально проверить последовательности на листе [вместо того, чтобы ждать, пока растёт целое дерево]. Или третий - это какой-то способ проведения генной терапии на деревьях и корректировки их на месте и использования этого для изменения их ДНК. Нам нужны некоторые разработки в одном из них, прежде чем мы сможем по-настоящему взяться за большие деревья.
В предварительных расчетах вы полагаете, что светящееся дерево, которое покрывает около 1000 квадратных футов, будет излучать столько же света, сколько уличный свет.
Это будет совсем другой тип светового эффекта. Если вы думаете о том, как освещается день, свет исходит от всего неба; это не просто из точки, в то время как лампочки приходят из точки. Наше освещение будет гораздо более рассеянным, и мы думаем, что оно будет намного красивее.
Какие у тебя достопримечательности сейчас?
Мы сосредоточены на том, чтобы выполнить то, что обещали нашим спонсорам на Kickstarter. Итак, мы выполняем работу, настраиваем лабораторию, заказываем ДНК и начинаем трансформировать растения [ арабидопсис ].
Вы и ваши коллеги пообещали послать каждому стороннику определенного уровня пожертвования светящееся растение. Чего ожидать людям? Насколько сильным будет свет и как долго он будет продолжаться?
Свет будет гореть ночью, пока растение живое, но оно не будет супер ярким. Мы стремимся к чему-то вроде краски в темноте. Вы должны быть в темной комнате, и тогда вы увидите, что она тускло светится. Оттуда мы будем работать над оптимизацией и повышением светоотдачи.
В видео кампании вы говорите: «Светящееся растение - это символ будущего». Как это будущее выглядит для вас?
Будущее, о котором мы говорим, это будущее синтетической биологии. Мы думаем, что такого рода технологии станут демократизированными; это будет доступно для многих людей. Я хотел бы видеть будущее, где подростки и любители генетически проектируют вещи дома или в биологических лабораториях DIY. Мы хотим представить это будущее, рассказать людям, что оно грядет, и начать обсуждение этой технологии - что это значит и что это значит для нас.
Эта технология быстро внедряется. Это будет очень трансформирующим, и я думаю, что пришло время людям осознать это и потенциал этого, проявить интерес к нему. Там будут некоторые фантастические возможности, поэтому, если люди посмотрят на проект и подумают: «Я бы хотел это сделать», я думаю, что ответ «Вы можете». Просто зайдите в местную биолабораторию DIY и начните. играть вокруг, начать учиться.
Существуют ли другие трансгенные организмы, которые вы считаете перспективными?
Есть тонны людей, работающих на вещи, тонны и тонны и тонны. Если вы посмотрите на проекты Фонда iGEM [International Genetically Engineered Machine], вы сможете увидеть некоторые из того, что делается и что делает. Паучий шелк это круто. Я думаю, что парни, работающие над новыми версиями мяса, классные. Есть кое-что интересное, что происходит с водорослями в биолаборатории в Саут-Бэй [Сан-Франциско], BioCurious. Инженерные водоросли, чтобы мы могли использовать их для производства энергии - я думаю, что предстоит проделать большую работу, но это очень многообещающе.
Есть ли какие-либо проекты, которые вас беспокоят?
Не сейчас. Но я думаю, что со временем случится что-то страшное.
Некоторые люди выражают беспокойство по поводу того, что вы распространяете светящиеся растения и выпускаете синтетические растения в дикую природу. Что вы должны сказать тем, кто этого боится?
Люди были генно-инженерными растениями уже много десятилетий. Мы просто следуем по стопам всех других заводов, которые были выпущены за последние 20 лет. Мы не думаем, что делаем что-то радикально другое. Отличительной чертой этого проекта является то, как он финансируется и что работа выполняется в биологических лабораториях DIY, а не в профессиональном исследовательском институте.
