พืชที่เรืองแสง ประกอบกิจการจำหน่ายดอกไม้เรืองแสง และเขาจะมีชีวิตอยู่อย่างมีความสุขตลอดไป

พืชเรืองแสง? ไม่ เราไม่ได้เห็นมัน

- ฉันจะได้รับต้นไม้ของฉันหรือไม่? หลายปีผ่านไปแล้ว ฉันแค่อยากรู้

- ฉันจะได้รับเงิน $40 คืนได้อย่างไร?

- ฉันยอมแพ้เรื่องนี้แล้วและเชื่อว่าฉันแค่สูญเสียเงินไป

สามารถพบความคิดเห็นดังกล่าวมากมายได้ที่เพจ Facebook โครงการ Glowing plant ในปี 2013 นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งเริ่มรณรงค์หาเงินเพื่อสร้างพืชเรืองแสง แนวคิดของผู้เขียนโครงการฟังดูค่อนข้างง่ายในยุคปัจจุบัน: นำยีนที่ทำให้แบคทีเรียเรืองแสงมาประกอบเข้าด้วยกันเป็นชิ้นเดียว ใส่ลำดับที่ต้องการลงในจีโนมของเหง้าแล้วรับพืชที่ส่องสว่าง ในตอนแรกทุกอย่างเป็นไปด้วยดี - โครงการระดมทุนได้เกือบครึ่งล้านดอลลาร์ แต่สมาชิกของเขาไม่เคยเห็นต้นไม้เรืองแสงเลย และผู้เขียนก็เปลี่ยนมาสร้างมอสที่มีกลิ่นคล้ายแพทชูลี่

พืช ปลา และแบคทีเรีย

นักวิทยาศาสตร์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้สร้างแมว กระต่าย และแม้แต่แกะที่สามารถเรืองแสงได้ด้วยยีนโปรตีนเรืองแสงที่สร้างไว้ใน DNA ของพวกมัน มีแม้กระทั่งปลาสวยงาม GloFish ที่ขายสำหรับตู้ปลาที่บ้าน

“GloFish เป็นปลาที่เรืองแสงได้ด้วยโปรตีนเรืองแสง ในธรรมชาติโปรตีนดังกล่าวพบได้ในแมงกะพรุนหลายชนิด สัตว์น้ำที่มีเปลือกแข็งบางชนิด และแม้แต่ญาติห่าง ๆ ของเรา ซึ่งเป็นคอร์ดดึกดำบรรพ์ที่สุด - lancelets โปรตีนเหล่านี้ถูกนำมาใช้เทียมโดยใช้วิธีการทางพันธุวิศวกรรมในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ มากมาย: ใน GloFish ที่ขายได้สำเร็จ, ในหนู และในพืชหลายชนิดด้วย” Yampolsky กล่าว

โปรตีนฟลูออเรสเซนต์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอณูชีววิทยาเนื่องจากสามารถใช้เป็นแท็กที่จะผลิตพร้อมกับโปรตีนชนิดใดชนิดหนึ่ง และช่วยให้เราเห็นว่าโปรตีนนั้นเริ่มผลิตในร่างกายเมื่อใดและที่ใดอย่างแน่นอน

“ทำไมปลาถึงขายแต่ไม่เห็นพืชขาย? คำตอบอยู่ที่ธรรมชาติของการเรืองแสง นั่นคือโปรตีนเรืองแสงจะเรืองแสงเฉพาะเมื่อตอบสนองต่อการฉายรังสีด้วยแสงเท่านั้น เช่นเดียวกับในหลายกระบวนการ พลังงานบางส่วนจะสูญเสียไป และผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ซึ่งก็คือสีที่ต่างกัน GloFish ไม่ได้เรืองแสงเสมอไป แต่เฉพาะเมื่อมีแสงอัลตราไวโอเลตส่องไปที่พวกมัน แล้วพวกมันก็ดูเหมือนนักแฟชั่นนิสต้าในดิสโก้” นักวิทยาศาสตร์อธิบาย

ยากกว่าที่คิด

แนวคิดของโครงการ Glowing Plant คือพืชควรเรืองแสงได้ด้วยตัวเอง และด้วยเหตุนี้ เราจำเป็นต้องมีกลไกอื่น - การเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิต

การเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตคือการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิตและเกิดขึ้นในหมู่สิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันหลายพันสายพันธุ์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสัตว์ทะเล “เพื่อที่จะใช้การเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตได้ คุณจำเป็นต้องรู้ว่ามันทำงานอย่างไร แต่สำหรับสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก คำถามนี้ยังไม่ได้รับคำตอบ ธรรมชาติของการเรืองแสงจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเคมีเสมอแต่ โครงสร้างทางเคมีผู้เข้าร่วม - คุณสมบัติส่วนบุคคลทุกสิ่งมีชีวิต นี่คือสิ่งที่เราทำ ภารกิจหลักของเราคือการหาว่าโมเลกุลเรืองแสงลูซิเฟอร์รินและลูซิเฟอเรสมีโครงสร้างอย่างไร และปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นได้อย่างไร” ยัมโปลสกีกล่าว

การทำให้พืชหรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เรืองแสงผ่านกลไกการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นงานที่ซับซ้อนกว่าการใส่ยีนโปรตีนเรืองแสงเข้าไปใน DNA ในค่อนข้าง รุ่นที่เรียบง่ายซึ่งดำเนินการแล้วในปี 1986 มีการใส่ยีนหิ่งห้อยลูซิเฟอเรสเข้าไปใน DNA ของยาสูบ และรดน้ำต้นไม้ด้วยสารละลายที่มีลูซิเฟอริน ยาสูบที่ได้นั้นเรืองแสงได้จริงๆ ดังที่เห็นได้จากภาพถ่ายที่ถ่ายเมื่อเวลา 24 ชั่วโมง

« ตัวเลือกที่เหมาะซึ่งยังไม่มีใครประสบความสำเร็จ เกี่ยวข้องกับการถอดรหัสเส้นทางการสังเคราะห์ลูซิเฟอร์รินทั้งหมด ซึ่งอาจเป็นกระบวนการหลายขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับ จำนวนมากโปรตีน จากนั้นยีนที่เข้ารหัสโปรตีนและลูซิเฟอเรสเหล่านี้ทั้งหมดจะถูกแทรกเข้าไปในจีโนมของสิ่งมีชีวิตอื่น ในขณะนี้ มีการถอดรหัสเฉพาะการสังเคราะห์ทางชีวภาพของแบคทีเรียลูซิเฟอรินเท่านั้น แต่ระบบนี้ปรับให้เข้ากับพืชและสัตว์ได้ยาก และการนำแนวทางดังกล่าวไปปฏิบัติดูเหมือนไม่น่าเป็นไปได้สำหรับฉัน” นักวิจัยตั้งข้อสังเกต

“จากการประมาณการต่างๆ มีลูซิเฟอร์รินและกลไกการเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันประมาณ 40 ชนิด จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ มีเพียงเจ็ดโครงสร้างของลูซิเฟอร์รินเท่านั้นที่เป็นที่รู้จัก อย่างไรก็ตาม ต้องขอบคุณผลงานของทีมวิจัยของเราในช่วงสามปีที่ผ่านมา จึงมีการสร้างโครงสร้างใหม่อีกสามโครงสร้างขึ้น - สายพันธุ์ลูซิเฟริน ฟริเดอริเซีย เฮลิโอต้าตลอดจนลูซิเฟอรินและลูซิเฟอเรสของเชื้อราที่สูงขึ้น เราไม่เพียงแต่รู้ว่าโมเลกุลเหล่านี้มีโครงสร้างอย่างไร เรารู้วิธีสังเคราะห์มัน เราเข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าปฏิกิริยาการเรืองแสงทางเคมีเกิดขึ้นได้อย่างไร เรารู้วิธีนำพวกมันไปใช้งานในหลอดทดลอง และแม้แต่ควบคุมสี แม้ว่าจะอยู่ในระดับที่จำกัดก็ตาม โครงสร้างของลูซิเฟรินของหนอนโพลีคาเอตกำลังอยู่ในระหว่างดำเนินการ และในขั้นตอนแรกของการวิจัยยังมีวัตถุอีกหลายอย่าง เช่น หอย โพลีคาเอต ฉลาม และอื่นๆ” ผู้วิจัยกล่าว

ความเป็นไปได้ในการใช้สารเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตนั้นมีความหลากหลาย ในอุตสาหกรรม-เพื่อ คำจำกัดความที่รวดเร็วการปนเปื้อนของแบคทีเรียในทางวิทยาศาสตร์ - เพื่อศึกษากระบวนการต่าง ๆ เช่นระหว่างการสร้าง ยา- ในปัจจุบัน มูลค่าการซื้อขายของเทคโนโลยีเรืองแสงทางชีวภาพอยู่ที่ประมาณหลายพันล้านดอลลาร์ต่อปี

“งานสร้างโรงงานเรืองแสงเป็นหนึ่งในงานที่มีความทะเยอทะยานและน่าสนใจที่สุดจากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตาม เรายังไม่ถึงขั้นตอนสุดท้ายและเราจะไม่โม้ในตอนนี้ อย่างไรก็ตาม เรากำลังดำเนินการไปในทิศทางนี้ และบางที วันหนึ่งเราอาจจะสามารถมอบพืชที่ส่องสว่างอย่างอิสระให้กับโลกได้” นักวิทยาศาสตร์กล่าว

เพื่อนร่วมงานของ Ilya Yampolsky, Nadezhda Markina และ Zinaida Osipova ช่วยเตรียมเนื้อหา

แฟน ๆ ของภาพยนตร์เรื่อง "Avatar" ทุกคนคงสังเกตเห็นพืชเรืองแสงที่น่าทึ่งของป่าแพนโดร่า แต่ตอนนี้นี่ไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์อีกต่อไป นักวิทยาศาสตร์ได้ประดิษฐ์พืชที่สามารถเรืองแสงในเวลากลางคืนได้

ต้นแบบแรก

ตัวอย่างแรกดังกล่าวได้รับมาโดยทีมงานของ Stephen Howell เมื่อปี 1986 โดยการดัดแปลงพันธุกรรมแครอทและยาสูบธรรมดา พวกเขาเริ่มมีลูซิเฟอเรสหนึ่งตัว (บริเวณของพืชที่ทำหน้าที่เรืองแสง) แต่พืชขาดลูซิเฟริน (เม็ดสีที่เรืองแสง) ความยากลำบากทั้งหมดอยู่ที่ความจริงที่ว่าเพื่อให้ได้ลูซิเฟอเรสนั้นจำเป็นต้องเพิ่มยีนตัวเดียวใน DNA แต่เพื่อให้ได้ลูซิเฟรินจึงจำเป็นต้องมีทั้งชุด เป็นผลให้พืชที่สร้างขึ้นด้วยวิธีนี้จำเป็นต้องได้รับการบำบัดด้วยลูเซฟิรินหรือเติมลงในดิน นอกจากนี้ยังสามารถเห็นได้จากภาพถ่ายของพืชชนิดนี้ ซึ่งรากและลำต้นของยาสูบเรืองแสงสว่างขึ้นมาก โดยมีเอนไซม์เรืองแสงผ่านไปด้วย

โรงงานแห่งแรกที่สามารถเรืองแสงได้ด้วยตัวมันเองนั้นถูกสร้างขึ้นในปี 2010 เท่านั้น นักวิทยาศาสตร์จากอิสราเอลและสหรัฐอเมริกาได้คิดค้นวิธีบังคับให้พืชผลิตลูเซฟิรินด้วยตัวเอง ในการทำเช่นนี้ พวกเขาได้เพิ่มยีนจากแบคทีเรีย Photobacterium leiognathi นอกจากนี้ ยีนจากแบคทีเรียยังถูกแทรกเข้าไปในยีนคลอโรพลาสต์ด้วย เพื่อไม่ให้ละอองเรณูถูกปล่อยออกมา

แต่ต้นไม้ชนิดนี้เรืองแสงได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้นจึงจะเห็นผล จำเป็นต้องถ่ายภาพด้วยความเร็วชัตเตอร์ที่ยาว สถานการณ์นี้เกี่ยวข้องกับความล้มเหลวของยีนในการหยั่งรากในร่างกายของสิ่งแปลกปลอม อย่างไรก็ตาม ผู้สร้างวิธีการผลิตพืชเรืองแสงได้จดสิทธิบัตรไว้แล้ว ท้ายที่สุดเพื่อที่จะทำงานต่อไปและทำการทดลองหลายครั้งนี่ก็เพียงพอแล้ว

ก้าวไปข้างหน้า

นักวิจัยไม่จำเป็นต้องได้รับอาหารด้วยซ้ำหากได้รับโอกาสในการแนบลูซิเฟอเรสกับยีนใดๆ เพื่อดูว่าพวกมันเริ่มทำงานและเรืองแสงได้อย่างไร วิธีนี้ใช้ไม่ได้ผลเหมือนการย้อม แต่ให้แสงธรรมชาติที่บริสุทธิ์ ในขั้นต้นไม่มีการวางแผนที่จะใช้เทคนิคของต้นไม้เรืองแสงเพื่อทำอะไรเก๋ ๆ มีเพียงนักเรียนเคมบริดจ์กลุ่มหนึ่งเท่านั้นที่มีแนวคิดเช่นนี้ ในปี 2010 เหล่าผู้กล้าทั้ง 9 คนได้ร่วมกันสร้างสรรค์ไม้ประดับที่จะเปล่งประกายอย่างแท้จริง

คนหนุ่มสาวแนะนำเอนไซม์สำหรับการสังเคราะห์ลูซิเฟอร์รินเข้าไปในเอนไซม์เพื่อการฟื้นตัว (เอาชนะความยากลำบากของการพัฒนาก่อนหน้านี้ทั้งหมด) โดยใช้ยีนของหิ่งห้อย Luciola cruciata เป็นพื้นฐาน เราได้ทำการปรับปรุงอื่นๆ อีกหลายประการ เป็นผลให้มีการสร้างขวดที่มีแบคทีเรียซึ่งให้แสงสว่างเพียงพอแม้กระทั่งสำหรับการอ่าน

มันเรืองแสง!

การเกิดขึ้นครั้งใหญ่ของหิ่งห้อยสีเขียวเกิดขึ้นได้จากการพบกันระหว่าง Omri Amirav-Drori ผู้ประกอบการ Anthony Evans และนักพันธุศาสตร์ Kyle Taylor แผนการที่พวกเขาเปิดตัวในซานฟรานซิสโกเป็นการแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของพันธุวิศวกรรม

สำหรับการทดสอบ ผู้เชี่ยวชาญเลือก พืชที่ชื่นชอบเหง้าของทาล (Arabidopsis thaliana) มันเป็นกะหล่ำปลีป่าที่สำรวจศักยภาพทางพันธุกรรมเกือบทั้งหมด โรงงานแห่งนี้เคยถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศโดยสถานีโซเวียต และ NASSA วางแผนที่จะใช้โรงงานแห่งนี้เพื่อทำให้ดวงจันทร์เป็นสีเขียว ก้าวต่อไปสำหรับนักวิทยาศาสตร์คือการสร้างดอกกุหลาบที่ส่องสว่าง

เนื่องจากไม่ได้รับการสนับสนุนจากรัฐ กลุ่มผู้เชี่ยวชาญจึงสร้างโครงการบนเว็บไซต์ Kickstarter ซึ่งต้องใช้เงินประมาณ 60,000 ดอลลาร์ แต่ด้วยความนิยมของแนวคิดนี้ พวกเขาสามารถระดมทุนได้มากกว่า 400,000 ดอลลาร์ สำหรับทุกคนที่ช่วยในการพัฒนาโครงการทางการเงิน นักวิทยาศาสตร์สัญญาว่าจะส่งเมล็ดพันธุ์พืชที่จะเติบโตและเริ่มเรืองแสง

ข้อสงสัยของกรีน

แล้วนักอนุรักษ์ล่ะ? ในตอนแรกพวกเขาตอบรับงานดังกล่าวได้ดี ท้ายที่สุดแล้ว หากคุณปลูกต้นไม้เรืองแสงจำนวนมากริมถนน จะช่วยประหยัดไฟฟ้าและลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมได้มาก ไม่เพียงเท่านั้น ต้นไม้ชนิดนี้ยังช่วยเพิ่มความสวยงามให้กับการออกแบบภายในหรือภูมิทัศน์ได้อีกด้วย แต่เมื่อถึงเวลาซ้อม ทีมกรีนก็ส่งเสียงเตือน

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญบางคนกล่าวว่าการกระจายตัวของพืชเรืองแสงจำนวนมากสามารถนำไปสู่การปล่อยแสงที่ไม่สามารถควบคุมได้ โลกรอบตัวเราองค์ประกอบของจีเอ็มโอ ทุกคนที่ช่วยโครงการนี้สามารถปลูกหิ่งห้อยได้ และไม่จำเป็นต้องพูดถึงการควบคุมเรื่องนี้ ยิ่งกว่านั้น รัฐบาลอเมริกันไม่สามารถควบคุมพืชชนิดนี้ได้ เนื่องจากไม่ได้บริโภคเป็นอาหาร.

เป้าหมายของเราคือ FabLab ของเราในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก!
ติดตามข่าว!

พืชเรืองแสง

การเรืองแสงของพืชในความมืดเป็นปรากฏการณ์ที่ค่อนข้างแปลกและไม่ค่อยมีใครรู้จัก แต่ถ้าในช่วงปลายฤดูร้อนหลังฝนตกอันอบอุ่น คุณพบว่าตัวเองในเวลากลางคืนในป่าเบญจพรรณเบาบางหรือในที่โล่งที่มีตอไม้เก่าของต้นสน ต้นสน เบิร์ช แอสเพน หรือออลเดอร์ ซึ่งมีการเก็บเห็ดน้ำผึ้งซ้ำแล้วซ้ำเล่า คุณจะ สามารถชื่นชมภาพอันงดงามนี้ได้ด้วยตาของคุณเอง มองใกล้ ๆ - และในความเงียบลึกลับท่ามกลางเงามืดของต้นไม้กระซิบในความมืดมิดของคืนฤดูร้อน คุณจะเห็น "แสงไฟ" มหัศจรรย์ที่ส่องสว่างด้วยแสงเรืองแสง ลองตีเพียมที่เน่าเสียด้วยขวานเบา ๆ หรือสับเปลือกบาง ๆ ออกไป: ประกายไฟจะกระจายไปด้านข้างเหมือน "แสง" ของไม้เน่า ที่บ้านของเน่าเสียแบบนี้ไม่ได้เรืองแสงนาน

บนไม้ที่เปิดโล่งของไม้เน่าเสียดังกล่าวจะสังเกตเห็นเส้นสีดำหรือ "เชือก" สีน้ำตาลเข้ม (ไรโซมอร์ฟ) ที่แตกแขนงได้ง่ายซึ่งลงท้ายด้วยเส้นใยสีขาวบาง ๆ - ไมซีเลียม นี่คือไมซีเลียมของเห็ดที่รู้จักกันดีซึ่งเกาะอยู่บนไม้ - เชื้อราน้ำผึ้งในฤดูใบไม้ร่วงหรือฤดูร้อน เห็ดเหล่านี้ไม่ได้เรืองแสงด้วยหมวกหรือก้าน แต่เรืองแสงด้วยไมซีเลียมซึ่งพันรอบไม้ที่ถูกทำลายเหมือนใยบางๆ และดูเหมือนว่าตอไม้หรือต้นไม้เน่าเสียทั้งหมดจะเรืองแสง!

สปอร์เห็ดน้ำผึ้งในดินไม่กลัวการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหัน นอกจากร่างกายที่ติดผลแล้ว ไรโซมอร์ฟที่กำลังเติบโตยังปรากฏอยู่ในไมซีเลียมซึ่งติดเชื้อที่รากของต้นไม้และผ่านไปยังลำต้นโดยสูงถึง 2.5-3 ม. (รูปที่ 12) การปรากฏตัวของไมซีเลียมบนต้นไม้ที่มีชีวิต (ส่วนใหญ่มักจะผ่านเปลือกไม้ที่เสียหาย) นำไปสู่การทำลายไม้และการตายของมัน

ข้าว. 12. เชื้อราน้ำผึ้งบนลำต้นของต้นไม้ที่ได้รับผลกระทบจากไรโซมอร์ฟ

อย่างที่คุณเห็นเห็ดที่กินได้เหล่านี้ไม่เพียงให้ความสุขในรูปแบบของอาหารที่ปรุงสดใหม่หรือเก็บไว้เท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดอันตรายต่อป่าไม้อีกด้วย

มีข้อมูลว่าในบางกรณี เห็ดอีกชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไปในภูมิภาคที่ไม่ใช่ดินดำ ซึ่งเป็นผีเสื้อที่แท้จริงนั้นเรืองแสงได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัวที่ติดผลของมันสุกเกินไปและเริ่มที่จะพังทลายลง

ผิวน้ำในถังและถาดกระถางดอกไม้ในเรือนกระจกและโรงเรือนมักถูกปกคลุมไปด้วยสาหร่ายสีทอง (Chromophyton Rosanoffii) ซึ่งมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์เท่านั้น ซึ่งสปอร์ของสัตว์จะให้แสงสีทองอันน่าทึ่งภายใต้แสงไฟที่ส่องโดยตรง เนื่องจากการมีอยู่ของโครมาโตฟอร์ในสปอร์แต่ละตัวและความสามารถในการปรับทิศทางพื้นผิวทรงกลมที่สะท้อนไปในทิศทางของการไหลของแสง การสะท้อนที่รุนแรงที่สุดจึงเกิดขึ้นเมื่อมองผิวน้ำด้วยมุมแหลมที่เล็กที่สุด หากคุณมองน้ำจากด้านบนในแนวตั้งฉาก สาหร่ายที่เคลือบอยู่จะไม่มีสีและไม่ให้ความแวววาวเลย แต่เอฟเฟกต์นี้จะไม่เกิดขึ้นอีกต่อไปเนื่องจากการเรืองแสงของมันเอง แต่เกิดจากการจับแสงและการสะท้อนโดยตรงเท่านั้น

ต้นไม้เรืองแสงในที่มืดที่ดูเหมือนออกมาจากป่าอวาตาร์ที่ส่องแสงระยิบระยับพร้อมที่จะเข้ามาอยู่ในสวนของคุณแล้ว แน่นอนว่าการปลูกต้นไม้เรืองแสงนั้นต้องใช้เวลาพอสมควร แต่คุณสามารถสั่งซื้อเมล็ดพันธุ์เรืองแสงในความมืดได้จาก Arabidopsis ซึ่งเป็นไม้ดอกขนาดเล็กในตระกูลกะหล่ำดอกได้ในขณะนี้

Glowingplant วางแผนที่จะเริ่มจัดส่งเมล็ดพันธุ์พืชในต้นสัปดาห์หน้า ตามแคมเปญ Kickstarter ที่เปิดตัวบริษัทเมื่อปีที่แล้ว แต่จากข้อมูลของบริษัท การเปิดตัวถูกเลื่อนออกไปจนถึงฤดูใบไม้ร่วง - ไม่ใช่เพราะความล้มเหลวในการผลิตหรือความล้มเหลวเนื่องจากแสงของพืชเอง แต่เป็นเพราะโครงการรวบรวม เงินมากขึ้นมากกว่าที่พวกเขาคาดไว้ในตอนแรก

เมื่อไม่กี่เดือนที่ผ่านมา เราถามนักลงทุนของเราว่าพวกเขาต้องการให้เราเริ่มส่งเมล็ดพันธุ์ตรงเวลาหรือไม่ หรือว่าเราควรใช้เงินทุนที่เหลือเพื่อปรับปรุงความส่องสว่างหรือไม่ Anthony Evans ซีอีโอของสตาร์ทอัพด้านชีววิทยาสังเคราะห์ที่ได้สร้างพืชที่เรืองแสงได้ อธิบาย

และคนส่วนใหญ่แนะนำให้เราปรับปรุงความส่องสว่างให้ดีขึ้น

เพื่อสร้างพืชเรืองแสงได้ นักวิทยาศาสตร์ได้ผสมพันธุ์ Arabidopsis และแบคทีเรียในทะเลเรืองแสง Vibrio fischeri เข้าด้วยกัน การใส่ DNA ของแบคทีเรียเข้าไปในพืชจะไม่ได้ผล ยีนจำเป็นต้องได้รับการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้องในพืช ดังนั้นทีมงานจึงใช้แนวทางสังเคราะห์

ขั้นแรก นักวิจัยรวบรวมยีนเสมือนจริง โดยใช้ซอฟต์แวร์ที่เรียกว่า Genetic Compiler ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถรวบรวม DNA ของสิ่งมีชีวิตรูปแบบใหม่บนคอมพิวเตอร์ได้ หลังจากนั้น พวกเขาได้ส่งลักษณะเฉพาะของยีนไปยังบริษัทประกอบ DNA ซึ่งเป็นผู้สร้าง DNA ที่แท้จริง

ในการนำเข้ายีนที่เก็บเกี่ยวสดเข้าสู่ Arabidopsis ทีมงานได้ใช้แบคทีเรียชื่อ Agrobacterium tumefaciens โดยธรรมชาติแล้ว A. tumefaciens เป็นสิ่งมีชีวิตที่ทำให้เกิดโรคซึ่งแทรกยีนเข้าไปในเซลล์พืชทำให้เกิดมะเร็ง แต่เวอร์ชันที่ทำให้เป็นกลางสามารถส่ง DNA สังเคราะห์ไปยังพืชอาศัยได้โดยไม่ทำอันตรายต่อมัน

นักวิจัยได้ใส่ยีนที่เกิดขึ้นลงในใบและประเมินว่าพืชปรับตัวได้ดีเพียงใดและผลิตแสงได้มากน้อยเพียงใด ด้วยเงินทุนเพิ่มเติม ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังทดลองลำดับดีเอ็นเอที่แตกต่างกันเล็กน้อยเพื่อสร้างแสงที่ดีที่สุด

เราวางแผนที่จะทดสอบซีเควนซ์ประมาณ 1,500 ซีเควนซ์” อีแวนส์ตั้งข้อสังเกต

เมื่อนักวิทยาศาสตร์ค้นพบลำดับดีเอ็นเอที่ดีที่สุดแล้ว พวกเขาจะสร้างโรงงานอาราบิดอปซิสที่เรืองแสงในที่มืดเชิงพาณิชย์โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่าปืนยีนที่จะโจมตีโรงงานด้วยอนุภาคนาโนที่ออกแบบมาเพื่อส่งดีเอ็นเอภายใน

เมื่อดอกอาราบิดอปซิสออกดอก มันจะผลิตเมล็ดที่มียีนใหม่และลูกหลานของมันจะเรืองแสงในความมืดด้วย ขณะนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์กำลังทดสอบความสามารถของอาราบิดอปซิสรุ่นที่สองในการเรืองแสง

เมื่อเมล็ดพันธุ์วางขายในที่สุด มันจะเป็นการเปิดตัวพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ใหญ่ที่สุดในโลก ซึ่งเป็นแนวคิดที่นักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมบางคนรู้สึกไม่สบายใจอย่างยิ่ง

ในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ ชีววิทยาสังเคราะห์และสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (GMO) เป็นแนวคิดที่มีการถกเถียงกันอย่างมาก มีความกังวลว่า GMOs อาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์หรือแม้กระทั่งอาจกลายเป็นสายพันธุ์ที่รุกรานได้

เมื่อ Glowing Plant เปิดตัวโครงการครั้งแรกบน Kickstarter กลุ่มนักเคลื่อนไหวชีววิทยาต่อต้านการสังเคราะห์ในแคนาดาได้เปิดตัวแคมเปญ Kickstopper เพื่อหยุดโครงการ โครงการริเริ่มนี้สามารถระดมเงินได้เพียง 2,274 ดอลลาร์ ในขณะที่ทีมของอีแวนส์ระดมทุนได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่ดอลลาร์จากครึ่งล้าน ซึ่งเกินเป้าหมายเดิมมากกว่าเจ็ดเท่า

คริสตินา โฮล์มส์ ผู้ศึกษาผลกระทบของมนุษย์ต่อเทคโนโลยีชีวภาพและนวัตกรรมการปรับปรุงพันธุ์พืชที่มหาวิทยาลัยดัลฮูซีในแคนาดา ตั้งข้อสังเกตว่าความเสี่ยงจะแตกต่างกันไปในแต่ละกรณี

พูดตรงๆ ไม่ใช่ว่า GMO ทั้งหมดจะถูกสร้างขึ้นมาเท่ากัน Holmes กล่าว – ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับพืชที่คุณใช้ ยีนที่คุณใช้ และสุดท้ายคือเพื่อจุดประสงค์อะไร

ความเสี่ยงจะเพิ่มขึ้นหากพืชดังกล่าวมีจุดประสงค์เพื่อการบริโภคของมนุษย์ แต่อาราบิดอปซิสเป็นเพียงวัชพืช จากมุมมองของอันตรายที่รุกรานจากสายพันธุ์ต่างๆ ความเสี่ยงยังต้องได้รับการพิจารณาเป็นกรณีไป ส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับว่าพืชดังกล่าวแพร่กระจายละอองเกสรและยีนของมันไปยังพืชชนิดอื่นได้ง่ายเพียงใด

ในกรณีของอาราบิดอปซิส ความกลัวนั้นไม่มีมูลความจริง เนื่องจากพืชชนิดนี้ส่วนใหญ่เป็นหญ้าที่ผสมเกสรได้เอง Kyle Taylor นักชีววิทยาโมเลกุลและนักพฤกษศาสตร์จาก Glowing Plant กล่าว

ถามนักชีววิทยาของ Arabidopsis คนใดก็ตามว่าเป็นเรื่องง่ายหรือไม่ที่จะให้พืชเหล่านี้ผสมเกสรข้าม และพวกเขาจะบอกคุณว่านี่เป็นงานที่ไม่สำคัญเลย

เทย์เลอร์ยังเสริมด้วยว่าลูกผสมจะมีเวลารอดชีวิตได้ยากกว่ามาก เนื่องจากการผลิตแสงจะต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม และทำให้ต้นไม้อ่อนแอลง ลูกผสมอาจทำให้แสงของตัวเองสับสนกับแสงแดด ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อการเผาผลาญของมัน

หากคุณวางอาราบิดอปซิสแบบปกติไว้ข้างๆ ต้นที่ส่องแสง เทย์เลอร์ยอมรับว่าต้นไม้ที่เรืองแสงนั้นดูมีความสุขน้อยลง

โฮล์มส์แย้งว่าคุณไม่สามารถรู้ล่วงหน้าได้ว่าคุณจะประพฤติตนอย่างไร รูปลักษณ์ใหม่แต่การดัดแปลงด้วยแสง “จะไม่ทำให้มันมีศักยภาพเหมือนวัชพืช” อย่างแน่นอนไปกว่าคาโนลา ซึ่งได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อต้านทานสารกำจัดวัชพืช

ตามการคาดการณ์ของอีแวนส์ ต้นไม้เรืองแสงควรทำให้แนวคิดเกี่ยวกับชีววิทยาสังเคราะห์น่าสนใจและเกี่ยวข้องกับผู้คน

เหตุผลที่หลายคนไม่เชื่อถือเทคโนโลยีชีวภาพก็เพราะพวกเขาไม่เข้าใจมัน อีแวนส์กล่าว “เราเชื่อว่าเราจะสามารถเปลี่ยนทัศนคติต่อเทคโนโลยีชีวภาพได้ด้วยการสร้างสิ่งที่จับต้องได้ สิ่งที่ผู้คนสามารถเข้าใจได้

แล้วเราจะได้เห็นป่าที่เต็มไปด้วยต้นแพนโดร่าที่จะเข้ามาแทนที่ไฟถนน ลดการใช้ไฟฟ้า และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จริงหรือ?

กว่าจะไปถึงระดับนั้นต้องใช้ความพยายามมาก” เทย์เลอร์ยอมรับ

นี่คือชีววิทยา ดังนั้นจึงอาจมีความแตกต่างบางอย่างที่เราไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้อยู่เสมอ แต่เรามีแนวคิดสองสามข้อในการบรรลุสิ่งที่คุณต้องการ