Le piante che si illuminano al buio potrebbero sostituire i lampioni?

All'inizio di maggio 2013, il governo degli Stati Uniti ha ordinato a un'organizzazione no profit con sede in Texas di rimuovere i progetti di un dispositivo pericoloso dal suo sito Web. L'oggetto? La Liberator, una pistola di plastica funzionante, è stata lanciata su una stampante 3D industriale da diverse migliaia di dollari. I progetti sono stati scaricati circa 100.000 volte. Probabilmente esistono ancora sul Web [fonte: BBC ].

Viviamo in un'epoca in cui il "fai da te" ha assunto connotazioni eccitanti e snervanti, dalla scrittura di un'app killer alla costruzione di un reattore nucleare fai-da-te [fonte: Clynes ]. Man mano che la stampa 3D economica diventa capace di compiti sempre più complessi, presto potremmo fabbricare i nostri giocattoli, arredi e persino l'elettronica domestica [fonte: Dillow ]. Collega la base di conoscenza profonda ed espansiva di Internet e il potere fiscale di siti di crowdfunding come Kickstarter e avrai la ricetta per un mondo trasformato.

Ma siamo pronti a liberare così tanti geni da così tante bottiglie contemporaneamente? Prima di rispondere, considera che alcune di quelle bottiglie sono etichettate come "batteri" e "DNA", strumenti nell'industria in erba della biotecnologia fai-da-te. Allora cosa è più pericoloso: vita sintetica e geneticamente modificata o una pistola stampabile?

Tali sono state le domande sollevate dai gruppi ambientalisti quando il biologo sintetico Omri Amirav-Drory, lo scienziato vegetale Kyle Taylor e il leader del progetto Antony Evans hanno iniziato la campagna Kickstarter Glowing Plants per "creare vere piante luminose in un biolab fai-da-te in California" [fonti : Evans ; Paramaguru ; Polacco ]. Come i donatori del servizio di radiodiffusione pubblica, i contributori della campagna Kickstarter ricevono ricompense in pegno, ma queste non sono borse di shopping: invece, chiunque guadagni $ 40 riceverà semi per coltivare le proprie piante luminose.

Innocuo? Forse, forse no. In ogni caso, equivale alla diffusione non regolamentata di una forma di vita geneticamente modificata.

Al 5 giugno, Glowing Plants aveva accumulato 7.858 sostenitori e oltre $ 451.207 di finanziamenti. Dopo aver superato il suo obiettivo iniziale di $ 65.000 di coltivare la radiosa Arabidopsis thaliana - un parente erbaceo della senape e una pianta d'India preferita - si stava rapidamente avvicinando al suo obiettivo di allungamento di $ 500.000. La ricerca potrebbe un giorno portare a una serie di soluzioni di illuminazione che, secondo Evans, intaccherebbero considerevolmente la nostra impronta di carbonio [fonti: Evans ; Paramaguru ; Polacco ].

Evans e compagnia sono tutt'altro che l'unico gioco in città. I ricercatori di Taiwan stanno cercando di diffondere nanoparticelle d'oro nelle foglie degli alberi per farle brillare e fotosintetizzare, rimuovendo il carbonio dall'aria [fonti: Beck ; Nagano ]. Più vicino a casa, Alexander Krichevsky, che ha diretto la ricerca della Stony Brook University che ha contribuito a ispirare e alimentare le piante luminose, ha fondato la sua azienda, BioGlow, per commercializzare brillanti foglie ornamentali [fonte: Pollack ].

Tutto ciò lascia una domanda lampante: le piante funzioneranno anche? Leggeremo presto un libro di rododendro o guideremo un'auto a luce di larice?

Dicono che da piccole ghiande crescano possenti querce. Tuttavia, le querce illuminate richiedono un piccolo aiuto dalla scienza.

La ricerca sui marcatori fluorescenti alla base dell'iniziativa Glowing Plants è stata sperimentata dai vincitori del Premio Nobel 2008 Osamu Shimomura, Martin Chalfie e Roger Y. Tsien, ma il lavoro sul monitoraggio dell'espressione genica utilizzando la proteina fluorescente verde (GFP) è davvero sbocciato negli anni '90. La proteina, che si illumina se esposta alla luce ultravioletta, ha presto avviato un cambiamento epocale nella biologia molecolare e cellulare, nella medicina e nella farmacologia e ha contribuito a piantare i semi per le nascenti industrie biotecnologiche come i biosensori e la bioinformatica [fonti: Evans ; Lee e Min ; Fondazione Nobel ; timer ; Tsien ].

Ma le piante che richiedono una luce nera per brillare non sono molto utili per guidare o leggere. Tali applicazioni richiedono una reazione chimica che disperde la luce, una specie di bacchetta luminosa in germinazione.

Nel 1986, i ricercatori dell'Università della California a San Diego (UCSD) hanno creato proprio questo quando hanno modificato una pianta di tabacco per produrre un enzima chiamato luciferasi. Come ogni lucciola può dirti, quando la luciferasi reagisce con l'ATP, una molecola che immagazzina energia usata nel metabolismo, e la luciferina, una molecola organica, emette luce [fonte: Monastersky ].

Tuttavia, la pianta dell'UCSD era limitata in un aspetto importante: non produceva la propria luciferina, quindi non era in grado, per così dire, di illuminarla da sola. Nel 2010, i ricercatori della Stony Brook University hanno superato questa limitazione inserendo sei geni codificanti la luciferina da batteri marini bioluminescenti nel materiale genetico situato nei cloroplasti della pianta (strutture vegetali che contengono pigmento fotosintetico). Et voilà, tabacco autoluminescente - presumibilmente per fumatori in via di guarigione a cui piace accendersi senza accendere [fonti: Evans ; Krichevsky et al. ; Paramaguru ; Polacco ].

Sfortunatamente, la pianta di Stony Brook brillava così debolmente che ci vollero cinque minuti al buio perché gli occhi umani la percepissero [fonte: Pollack ]. Peggio ancora, il bagliore si autodistruggeva gradualmente mentre la luciferina che lo alimentava veniva convertita in ossiluciferina [fonte: Swain ].

Una possibile via d'uscita da questo cul-de-sac chimico è arrivata nel 2010, quando un team iGEM dell'Università di Cambridge (vedi barra laterale) ha inserito geni di lucciole e batteri bioluminescenti in E. coli modificato , creando un processo che ricicla l'ossiluciferina nel suo bagliore -precursore amichevole. Il loro processo ha anche aumentato l'emissione di luce a sufficienza da consentire a una coltura batterica delle dimensioni di una bottiglia di vino di emettere luce sufficiente per leggere. Infine, Evans e la compagnia hanno avuto i pezzi di cui avevano bisogno per una lampada rinnovabile e autosufficiente [fonti: Evans ; iGEM ​​; Swain ; timer ].

Ma mentre gli indicatori luminosi comprendono la ricerca vitale e le applicazioni mediche, la punta di un albero luminoso - anche uno con effetti ambientali potenzialmente positivi, supponendo che Evans abbia ragione - lascia molti osservatori perplessi.

Virus informatici (letteralmente)

Nel maggio 2010, utilizzando l'equivalente di una stampante di DNA, il team Celera del luminare genetico Craig Venter ha creato la prima forma di vita sintetica. Oggi, le fonderie di DNA sono un'attività in crescita e alcuni esperti sostengono che mancano solo un decennio alla stampa di ricette provenienti da Internet a casa [fonte: Wadhwa ].

Nel frattempo, gli sforzi di cooperazione come il concorso annuale sponsorizzato da iGEM (la International Genetically Engineered Machine Foundation) stanno insegnando agli studenti come costruire organismi sintetici usando BioBricks. Proprio come il codice del computer open source ha aiutato a costruire Internet, questi mattoni biologici potrebbero presto gettare le basi per sistemi biologici integrati più grandi [fonte: iGEM ].

Per quanto molto o poco Evans e la compagnia alla fine ottengano con Glowing Plants, non tutti condividono il loro entusiasmo per la prospettiva di una "geneering" sintetica di crowdsourcing, coltivata in casa. Alcuni mettono in dubbio la sicurezza del progetto, mentre altri si concentrano sulla sua validità e sull'etica finanziaria.

Secondo il New York Times, i gruppi ambientalisti Friends of the Earth e ETC Group hanno contattato il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti per evitare il progetto e il suo potenziale "rilascio diffuso, casuale e incontrollato di semi bioingegnerizzati". Per quanto riguarda i soldi, Evans ha detto al Times che dedicherà alcuni fondi di Kickstarter all'esplorazione di questioni di politica pubblica correlate, ma molti commentatori rimangono scettici [fonte: Pollack ; timer ].

Quindi quanto sono spaventosi questi alberi? Potrebbero inquinare l'ambiente con il polline di folletto? È difficile da dire. Il processo che Glowing Plants utilizzerà assomiglia a quello sviluppato alla Stony Brook University, che ha colpito i cloroplasti. Nella maggior parte delle specie da fiore, i cloroplasti sono ereditati dalla madre - trasmessi dai semi, non dal polline - il che riduce il rischio di contaminazione ambientale, ad esempio, da rose luminose, ma molti alberi non rientrano in questa categoria [fonte: Krichevsky et al. ].

E il polline pone solo uno dei tanti potenziali problemi di impatto ambientale. Ad esempio, come reagirebbero uccelli, scoiattoli o insetti vitali a un albero luminoso? Come farebbero i progettisti a condurre una valutazione di impatto ambientale per un impianto del genere?

Nel frattempo, anche numerose domande pratiche attendono risposte: quanta energia potrebbero permettersi tali piante di allocare per la produzione di luce? E quanto brillantemente brilleranno alla fine [fonti: Pollack ; timer ]?

Il problema è l'energia. Sebbene la radiazione solare totale che colpisce un albero medio superi la quantità necessaria per alimentare un lampione efficace, solo una piccola parte di quell'insolazione raggiunge le foglie di un albero e solo una piccola parte rientra nella banda di lunghezze d'onda richiesta per la fotosintesi. L'albero deve quindi applicare una parte considerevole di questa energia alla vita e alla crescita, lasciando solo una frazione di una frazione disponibile per generare luce, per non parlare dell'energia necessaria per fabbricare le sostanze chimiche necessarie. Il problema peggiorerebbe solo in inverno, quando la luce solare disponibile si attenua e gli alberi entrano in una stasi metabolica destinata ad uccidere la loro lucentezza chimica [fonte: Timmer ].

E questa è la radice del problema. Per quanto l'idea possa essere il pioppo, e per quanto i donatori possano tifare o struggersi per questo, gli alberi luminosi sono nella migliore delle ipotesi una prospettiva ombreggiata.

Mettilo nella tua presa

Le piante luminose sono solo un esempio di un importante cambiamento in atto nel modo in cui vediamo l'illuminazione. Mentre la ricerca continua a scoprire come particolari lunghezze d'onda della luce possono curare o influenzare la depressione , il rilassamento, la concentrazione e persino i tassi di criminalità, l'industria se ne è accorta. Presto ci sposteremo oltre "È abbastanza luminoso qui?" all'acquisto di luci domestiche e da lavoro che possono essere regolate a piacimento per ottenere gli effetti desiderati [fonti: Barringer ; Lo Yomiuri Shimbun ].

Nota dell'autore: le piante che brillano al buio potrebbero sostituire i lampioni?

Vorresti vivere in un mondo che sembra un'imitazione di Pandora, o risuona come le decorazioni murali di un crash pad per sballati? Se dicessi di sì, la tua risposta cambierebbe una volta che ti rendi conto che probabilmente non c'è modo di spegnere gli alberi?

Alcuni abbracciano le piante luminose per il loro valore simbolico. Gli alberi sono associati alla conoscenza, sia in senso biblico che newtoniano, così come varie fonti di luce (mi vengono in mente lampadine, lanterne e torce). Ma i simboli tagliano in entrambi i modi, e un albero luminoso che non funziona - o peggio, provoca danni - è un'altra freccia nella faretra di coloro che vedono almeno alcune scienze come frivole e non degne dei rischi che la ricerca a volte pone.

Ad ogni modo, le frasi "biolab fai-da-te" e "Fonderia di DNA per corrispondenza" mi danno i brividi.

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