As plantas que brilham no escuro podem substituir as luzes da rua?

No início de maio de 2013, o governo dos EUA ordenou que uma organização sem fins lucrativos com sede no Texas removesse os projetos de um dispositivo perigoso de seu site. O item? O Liberator, uma arma de plástico em funcionamento, bateu em uma impressora 3-D industrial de vários milhares de dólares. As plantas foram baixadas cerca de 100.000 vezes. Eles provavelmente ainda existem na Web [fonte: BBC ].

Vivemos em uma época em que o "faça você mesmo" assumiu conotações emocionantes e estressantes, desde escrever um aplicativo matador até construir um reator nuclear DIY [fonte: Clynes ]. À medida que a impressão 3-D barata se torna capaz de tarefas cada vez mais complexas, em breve poderemos fabricar nossos próprios brinquedos, móveis e até mesmo eletrônicos domésticos [fonte: Dillow ]. Conecte a base de conhecimento ampla e profunda da Internet e o poder fiscal de sites de crowdfunding como o Kickstarter e você terá uma receita para um mundo transformado.

Mas estamos prontos para liberar tantos gênios de tantas garrafas de uma só vez? Antes de responder, considere que algumas dessas garrafas são rotuladas como "bactérias" e "DNA", ferramentas na indústria caseira de biotecnologia DIY. Então, o que é mais perigoso: vida sintética e geneticamente modificada ou uma arma imprimível?

Essas foram as questões levantadas por grupos ambientalistas quando o biólogo sintético Omri Amirav-Drory, o cientista de plantas Kyle Taylor e o líder do projeto Antony Evans iniciaram a campanha Glowing Plants Kickstarter para "criar plantas brilhantes reais em um biolab do-it-yourself na Califórnia" [fontes : Evans ; Paramaguru ; Pollack ]. Assim como os doadores do Public Broadcasting Service, os colaboradores da campanha Kickstarter recebem recompensas de promessas, mas não são sacolas: em vez disso, qualquer pessoa que doar US $ 40 receberá sementes para cultivar suas próprias plantas brilhantes.

Inofensivo? Talvez, talvez não. De qualquer forma, isso equivale à disseminação desregulada de uma forma de vida geneticamente modificada.

Em 5 de junho, a Glowing Plants havia acumulado 7.858 apoiadores e mais de US$ 451.207 em financiamento. Tendo ultrapassado sua meta inicial de US$ 65.000 para cultivar a radiante Arabidopsis thaliana - um parente da mostarda e cobaia favorita da planta - estava se aproximando rapidamente de sua meta de US$ 500.000. A pesquisa poderia um dia levar a uma série de soluções de iluminação que, de acordo com Evans, fariam uma diferença considerável em nossa pegada de carbono [fontes: Evans ; Paramaguru ; Pollack ].

Evans e companhia estão longe de ser o único jogo na cidade. Pesquisadores em Taiwan estão procurando difundir nanopartículas de ouro em folhas de árvores para fazê-las brilhar e fotossintetizar, removendo carbono do ar [fontes: Beck ; Nagano ]. Mais perto de casa, Alexander Krichevsky, que dirigiu a pesquisa da Stony Brook University que ajudou a inspirar e fortalecer a Glowing Plants, fundou sua própria empresa, a BioGlow, para comercializar folhagens ornamentais brilhantes [fonte: Pollack ].

Tudo isso deixa uma questão gritante: as plantas funcionarão? Em breve leremos um livro de rododendro ou dirigiremos um carro à luz de lariço?

Dizem que grandes carvalhos de pequenas bolotas crescem. Os carvalhos iluminados requerem uma pequena ajuda da ciência.

A pesquisa de marcadores fluorescentes subjacente à iniciativa Glowing Plants foi iniciada pelos vencedores do Prêmio Nobel de 2008 Osamu Shimomura, Martin Chalfie e Roger Y. Tsien, mas o trabalho no rastreamento da expressão gênica usando proteína fluorescente verde (GFP) realmente floresceu na década de 1990. A proteína, que brilha quando exposta à luz ultravioleta, logo iniciou uma mudança radical na biologia molecular e celular, na medicina e na farmacologia, e ajudou a plantar a semente para indústrias de biotecnologia, como biossensores e bioinformática [fontes: Evans ; Lee e Min ; Fundação Nobel ; Temporizador ; Tsien ].

Mas as plantas que requerem uma luz negra para brilhar não são muito úteis para dirigir ou ler. Tais aplicações requerem uma reação química de liberação de luz, uma espécie de bastão luminoso germinativo.

Em 1986, pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD) criaram exatamente isso quando modificaram uma planta de tabaco para produzir uma enzima chamada luciferase. Como qualquer vaga-lume pode dizer, quando a luciferase reage com o ATP, uma molécula armazenadora de energia usada no metabolismo, e a luciferina, uma molécula orgânica, ela emite luz [fonte: Monastersky ].

A planta da UCSD era limitada em um aspecto importante, no entanto: ela não produzia sua própria luciferina, então era incapaz de, por assim dizer, incandescê-la sozinha. Em 2010, pesquisadores da Stony Brook University superaram essa limitação inserindo seis genes codificadores de luciferina de bactérias marinhas bioluminescentes em material genético localizado nos cloroplastos da planta (estruturas vegetais que contêm pigmento fotossintético). Et voila, tabaco autoluminescente -- presumivelmente para fumantes em recuperação que gostam de acender sem acender [fontes: Evans ; Krichevsky et ai. ; Paramaguru ; Pollack ].

Infelizmente, a planta de Stony Brook brilhava tão fracamente que foram necessários cinco minutos no escuro para que os olhos humanos a percebessem [fonte: Pollack ]. Pior ainda, o brilho se autodestruiu gradualmente à medida que a luciferina que o alimentava foi convertida em oxiluciferina [fonte: Swain ].

Uma possível saída desse beco sem saída químico veio em 2010, quando uma equipe da Universidade de Cambridge iGEM (veja a barra lateral) inseriu genes de vaga-lumes e bactérias bioluminescentes em E. coli modificada , criando um processo que recicla a oxiluciferina de volta ao seu brilho. -precursor amigável. Seu processo também aumentou a produção de luz o suficiente para que uma cultura bacteriana do tamanho de uma garrafa de vinho emitisse luz suficiente para ler. Finalmente, Evans e companhia tinham as peças necessárias para uma usina de luz renovável e autossustentável [fontes: Evans ; iGEM ; Swain ; Temporizador ].

Mas enquanto os marcadores brilhantes abrangem pesquisas vitais e aplicações médicas, a ponta de uma árvore brilhante – mesmo uma com efeitos ambientais potencialmente positivos, supondo que Evans esteja certo – deixa muitos observadores perplexos.

Vírus de computador (literalmente)

Em maio de 2010, usando o equivalente a uma impressora de DNA, a equipe Celera do luminar genético Craig Venter criou a primeira forma de vida sintética. Hoje, as fundições de DNA são um negócio em crescimento, e alguns especialistas argumentam que estamos a apenas uma década de imprimir em casa receitas provenientes da Internet [fonte: Wadhwa ].

Enquanto isso, esforços cooperativos como o concurso anual patrocinado pela iGEM (International Genetically Engineered Machine Foundation) estão ensinando os alunos a construir organismos sintéticos usando BioBricks. Assim como o código de computador de código aberto ajudou a construir a Internet, esses blocos biológicos podem em breve lançar as bases para sistemas biológicos maiores e integrados [fonte: iGEM ].

Por mais ou pouco que Evans e companhia realizem com a Glowing Plants, nem todos compartilham seu entusiasmo pela perspectiva de “genegeneering” sintético, cultivado em casa e de crowdsourcing. Alguns questionam a segurança do projeto, enquanto outros se concentram em sua validade e ética financeira.

De acordo com o The New York Times, os grupos ambientais Amigos da Terra e o Grupo ETC entraram em contato com o Departamento de Agricultura dos EUA para liderar o projeto e sua potencial “liberação generalizada, aleatória e descontrolada de sementes de bioengenharia”. Quanto ao dinheiro, Evans disse ao Times que dedicará alguns fundos do Kickstarter para explorar questões de políticas públicas relacionadas, mas muitos comentaristas permanecem céticos [fonte: Pollack ; Temporizador ].

Então, quão assustadoras são essas árvores? Eles poderiam poluir o meio ambiente com pólen de duende? É difícil dizer. O processo que a Glowing Plants usará se assemelha ao desenvolvido na Stony Brook University, que afetou os cloroplastos. Na maioria das espécies com flores, os cloroplastos são herdados maternamente – transmitidos por sementes, não por pólen – o que reduz o risco de contaminação ambiental por, digamos, rosas brilhantes, mas muitas árvores estão fora dessa categoria [fonte: Krichevsky et al. ].

E o pólen representa apenas um dos muitos problemas potenciais de impacto ambiental. Por exemplo, como pássaros, esquilos ou insetos vitais reagiriam a uma árvore brilhante? Como os planejadores fariam para conduzir uma avaliação de impacto ambiental para tal planta?

Enquanto isso, inúmeras questões práticas também aguardam respostas: quanta energia essas usinas poderiam alocar para a produção de luz? E com que intensidade eles finalmente brilharão [fontes: Pollack ; Temporizador ]?

O problema é a energia. Embora a radiação solar total que atinge uma árvore média ultrapasse a quantidade necessária para alimentar uma luz de rua efetiva, apenas uma pequena fração dessa insolação atinge as folhas de uma árvore – e apenas uma pequena parte dela está dentro da faixa de comprimento de onda necessária para a fotossíntese. A árvore deve então aplicar uma porção considerável dessa energia para viver e crescer, deixando apenas uma fração de uma fração disponível para gerar luz – para não falar da energia necessária para fabricar os produtos químicos necessários. O problema só pioraria no inverno, quando a luz do sol disponível diminui e as árvores entram em uma estase metabólica destinada a matar seu brilho químico [fonte: Timmer ].

E essa é a raiz do problema. Por mais choupo que a ideia possa ser, e por mais que os doadores possam torcer ou ansiar por ela, as árvores brilhantes são, na melhor das hipóteses, uma perspectiva sombria.

Cole isso no seu soquete

As plantas brilhantes são apenas um exemplo de uma grande mudança em andamento na forma como vemos a iluminação. À medida que a pesquisa continua a descobrir como determinados comprimentos de onda da luz podem curar ou afetar a depressão , o relaxamento, a concentração e até as taxas de criminalidade, a indústria tomou conhecimento. Em breve iremos além do "Está claro o suficiente aqui?" à compra de luminárias domésticas e de trabalho que podem ser ajustadas à vontade para alcançar os efeitos desejados [fontes: Barringer ; O Yomiuri Shimbun ].

Nota do autor: As plantas que brilham no escuro podem substituir as luzes da rua?

Você gostaria de viver em um mundo que se parece com uma imitação de Pandora, ou grita como as decorações de parede de uma almofada de impacto de maconheiro? Se você dissesse sim, sua resposta mudaria quando você percebesse que provavelmente não há como desligar as árvores?

Alguns abraçam plantas brilhantes por seu valor simbólico. As árvores estão associadas ao conhecimento, seja no sentido bíblico ou newtoniano, assim como várias fontes de luz (lâmpadas, lanternas e tochas vêm à mente). Mas os símbolos cortam os dois lados, e uma árvore brilhante que não funciona - ou pior, causa danos - é outra flecha na aljava daqueles que vêem pelo menos alguma ciência como frívola e não vale os riscos que a pesquisa às vezes representa.

De qualquer forma, as frases "biolaboratório faça você mesmo" e "fundição de DNA por correspondência" me dão arrepios.

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