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¿Por qué las plantas no bioluminiscentes?

¿Por qué las plantas no bioluminiscentes?



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Hay criaturas bioluminiscentes y también algunos hongos. Por lo que puedo ver, no hay plantas bioluminiscentes. ¿Por qué es esto?

Me imagino que sería una buena atracción para los polinizadores nocturnos, o incluso para las plantas carnívoras, por lo que debe haber alguna razón por la que esto no haya evolucionado en algún lugar de nuestro planeta. Supongo que se necesita demasiada energía para la reacción química involucrada y no vale la pena pagarlo, pero eso es solo una suposición.


En general, la bioluminiscencia ha surgido más de cuarenta veces en la historia evolutiva. [25]

Hay hongos y bacterias bioluminiscentes.

El fósforo es el segundo nutriente más importante para las plantas, por lo que quizás sea demasiado caro de usar para la bioluminiscencia, la mayoría de las plantas no viven en ambientes ricos en fósforo.

La bioluminiscencia también utiliza bastante nitrógeno y la mayoría de las plantas no pueden fijar nitrógeno.

hay 71 especies de hongos que brillan intensamente, quizás para distribuir esporas, por lo que las plantas con esporas podrían haber tenido la misma estrategia.

Si dos especies de plantas usaron luz para los insectos nocturnos, puede confundir a los insectos si son específicos de la planta, la luz es más confusa que los aromas.

Un árbol puede potencialmente producir mucha luz y se convertiría en un poste de luz forestal que atraería muchos insectos. Podría ser ecológicamente peligroso. quizás una planta carnívora podría beneficiarse de ella.

Parece que las plantas y las algas fácilmente podrían haber desarrollado bioluminiscencia fácilmente, si las bacterias y los protistas lo han hecho, y que no fue rentable para las plantas.

Un proyecto de financiación colectiva para hacer algunos fracasó porque era demasiado difícil poner 6 genes animales en la planta.

Los animales terrestres usan la luz como indicador de aptitud, y las plantas no necesitan indicar su aptitud individual a los demás, y la mayoría de los animales bioluminiscentes tienen la opción de encender y apagar las cosas de manera muy efectiva, lo que es difícil para los árboles.


Por la misma razón que no hay mamíferos o aves bioluminiscentes, los beneficios son demasiado pequeños para compensar el costo en calorías, en las plantas incluso podría tener un costo mayor porque podría interferir con algunas partes de la fotosíntesis.


¿Qué pasó con el Kickstarter de la planta que brilla intensamente?

El proyecto aprovechó una de las fantasías más románticas de la biología sintética.

La última actualización llegó silenciosamente el martes por la noche. "Lamentamos decir que hemos llegado a un punto de transición significativo", escribió el creador del proyecto Glowing Plant, Antony Evans. Este "punto de transición" fue más bien un punto final: el proyecto se había quedado sin dinero. La búsqueda para diseñar genéticamente una planta que brilla en la oscuridad ya no existía.

Hace cuatro años, el proyecto Glowing Plant recaudó casi medio millón de dólares en Kickstarter, superando fácilmente su pedido inicial de $ 65,000. Por supuesto que lo hizo. La visión que presentaba era una fantasía tan potente. "¿Qué pasa si", preguntó Evans sobre la música en aumento en el video de la cancha, "usamos árboles para iluminar nuestras calles en lugar de farolas?" ¿Y si pudiera obtener iluminación sin electricidad? ¿Y si el mundo natural brillara como en Avatar?

Esta visión romántica encapsuló tan perfectamente las promesas de la biología sintética, un campo que trata el mundo natural como otro sistema por diseñar y fabricar. En este caso, la biología sintética se convirtió en una posible solución a uno de los problemas energéticos más urgentes del mundo: la generación de electricidad. Además, sonaba realmente genial.

La campaña de Kickstarter solo prometió una pequeña planta brillante en maceta a sus patrocinadores, y dudo que muchos patrocinadores realmente abrigaran ilusiones acerca de que los árboles iluminarán pronto el cielo nocturno. Pero respaldar el proyecto fue una pequeña forma de comprar una visión mucho más grandiosa.

“Muchas empresas emergentes de biotecnología fracasan. Creo que este es quizás más decepcionante para mí y para los demás por lo que parece haber representado ", dice Todd Kuiken, un investigador del Centro de Sociedad e Ingeniería Genética de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, quien también contribuyó a la campaña de Kickstarter del proyecto. Las plantas brillantes fueron uno de los primeros proyectos de biología sintética que realmente capturó la imaginación del público.

En un momento en el que "organismo modificado genéticamente", o OGM, es una frase tan envenenada, el éxito del crowdfunding del proyecto parecía sugerir que una desconfianza generalizada, aunque vaga, en la modificación genética podría contrarrestarse con la sensación de asombro por una planta brillante. (Sin embargo, a medida que la campaña de Kickstarter creció, los grupos ambientalistas plantearon preguntas y el sitio de financiamiento colectivo luego prohibió regalar organismos genéticamente modificados).

El equipo también se encontró con las duras realidades de la ingeniería, incluso en una pequeña planta que brilla. “No anticipamos algunos de los desafíos técnicos desconocidos en los que nos encontraríamos”, me dijo Evans. (Sin embargo, muchos científicos en ese momento se mostraban escépticos sobre la línea de tiempo del proyecto). Evans es un MBA con experiencia en aplicaciones móviles, aunque sus dos cofundadores originales, quienes dejaron el proyecto desde entonces, tenían experiencia en biología sintética.

Para que la planta brille bien, el equipo de investigación tuvo que insertar seis genes. Pero nunca pudieron meter los seis a la vez. En el mejor de los casos, algunas plantas brillaban muy débilmente. (La foto de arriba de la planta brillante es una exposición larga, lo que la hace parecer mucho más brillante de lo que realmente es). Evans dice que ahora se da cuenta de que está tratando de insertar seis genes en un organismo complejo como una planta, en lugar de bacterias unicelulares o levadura — fue prematuro.

Es por eso que TAXA, la compañía que Evans estableció para trabajar en plantas brillantes, eventualmente giró hacia la creación de musgo genéticamente modificado que huele a pachulí para subsidiar la investigación continua de plantas brillantes. Moss es un organismo más simple. Hicieron crecer el musgo perfumado, pero el último racimo estaba contaminado y no se pudo enviar a los clientes. Sin el musgo, no había forma de seguir financiando a la empresa. Fue entonces cuando Evans se dio cuenta de que las plantas brillantes no estaban sucediendo.

"Tengo mucho miedo de decepcionar a ese joven de 16 años que vio esto e imaginó un futuro brillante y maravilloso, de gente engañosa y decepcionante", dice. A pesar de que algunos patrocinadores enojados pidieron un reembolso, la mayoría de los comentarios bajo la actualización de Kickstarter hasta ahora han sido de apoyo. El proyecto había estado proporcionando actualizaciones periódicas y detalladas sobre la dificultad de diseñar las plantas. La última actualización fue la número 67.

En los cuatro años transcurridos desde que comenzó Glowing Plant, la biología sintética ha llamado la atención de los inversores. “Glowing Plant fue icónica”, dice Ryan Bethencourt, director de programas de IndieBio, un acelerador de empresas emergentes de biología. "Esa fue una de las cosas que me hizo darme cuenta de que era el momento de comenzar a desarrollar la biología sintética". Mientras tanto, la tecnología de secuenciación y síntesis de ADN solo se ha vuelto más barata.

Recientemente, las nuevas empresas de biología sintética como Bolt Threads y Ginkgo Bioworks han recaudado decenas de millones de dólares. La biología sintética tiene el potencial real de interrumpir las vastas redes de cómo obtenemos las cosas (ropa, alimentos, energía), pero estas dos empresas también aprovechan una visión romántica sobre lo que es y podría ser la naturaleza. Bolt Threads comercia con el encanto de la seda de araña. Recientemente presentó una corbata de 314 dólares hecha de seda de araña, producida en cubas e hilada a máquina. Ginkgo Bioworks produce sabores y fragancias que ha coqueteado con la idea de hacer un perfume a partir de flores resucitadas de la Edad de Hielo.

Ambas empresas también trabajan con levadura modificada genéticamente, los organismos simples unicelulares que Glowing Plant superó.


7 formas en que la bioluminiscencia ha revolucionado la investigación médica

La bioluminiscencia es la linterna química de la naturaleza, que ilumina los oscuros confines de cuevas remotas, aguas profundas e incluso cielos nocturnos sin luna con su inquietantemente hermoso resplandor verdoso. Ya en el año 500 a. C., los antiguos marineros escribieron sobre los mares nocturnos luminosos y resplandecientes. La proteína que causa esta luz natural se llama luciferina, que se puede encontrar en bacterias especiales, criaturas marinas y plancton, e incluso en algunas algas y hongos. La luz es el resultado de una reacción química entre su forma enzimática, luciferasa, y alguna forma de energía agregada (oxígeno, azúcar, etc.).

En 2008, tres científicos ganaron el Premio Nobel de Química (incluido Martin Chalfie, a continuación) por desarrollar proteína verde fluorescente (GFP) y modificarla genéticamente para que los animales pudieran ser modificados para producir la suya propia. Desde entonces, se ha vuelto ampliamente utilizado en la investigación médica y científica. Aquí hay siete formas en que los científicos están utilizando los genes brillantes de las medusas y las luciérnagas en la investigación médica.

MEDUSA

Puede albergar un temor saludable a la picadura de una gelatina del océano, pero probablemente le hayan hecho más bien a su salud que daño. La proteína brillante extraída de la jalea de cristal (Aqueorea victoria, visto arriba), se ha convertido en una herramienta indispensable en la investigación y la medicina celular.

1. FABRICACIÓN DE GFP EN UNA VARIEDAD DE ORGANISMOS

En 1994, el neurobiólogo Martin Chalfie insertó el gen en las células de E. coli bacterias y lombrices intestinales C. elegans. Bajo la luz ultravioleta, las células emitieron un brillo verde. Desde entonces, el gen de la GFP se ha insertado en el código genético de muchas especies diferentes, que luego se pueden hacer para producir su propia GFP. La GFP y sus proteínas primas se han utilizado para inducir el brillo en bacterias, protozoos, plantas, nematodos, aves, mamíferos y peces, entre otros.

2. MONOS DE BIOENGENIERÍA PARA NEUROLOGÍA

Los científicos japoneses han estado insertando genes bioluminiscentes en mamíferos con la esperanza de crear modelos animales de enfermedades neurológicas, como la de Parkinson, para las que los modelos de roedores no son suficientes.

Los investigadores inyectaron virus que portaban el gen de la GFP en 91 embriones de mono tití. De los 80 embriones transgénicos trasplantados a madres sustitutas, cinco bebés bioluminiscentes nacieron en la primera ronda y otros tres a partir de entonces, en 2009.

3. HACIENDO QUE LOS GATOS BRILLEN POR EL VIF / VIH

Investigadores de la Clínica Mayo y la Universidad de Yamaguchi en Japón inyectaron con éxito un lentivirus modificado genéticamente con genes GFP directamente en huevos de gato no fertilizados en un intento de rastrear la propagación del VIF, que se mueve en un vector similar al VIH humano.

Luciérnagas

se considera una forma "más brillante" de bioluminiscencia, y brilla más de color amarillo verdoso que sus contrapartes marinas (que son más azul verdoso). Se utiliza a menudo en imágenes bioluminiscentes (BLI), que permiten a los neurólogos ver neuronas individuales, y en la transferencia de energía por resonancia bioluminiscente (BRET), para monitorear las interacciones proteína-proteína en plantas y células de mamíferos.

4. REVELACIÓN DE LA BIOLOGÍA VEGETAL

A mediados de los 80, envalentonados por los avances en la tecnología bioluminiscente, los biólogos de plantas crearon una planta de tabaco brillante con bioluminiscencia de luciérnaga para fines de investigación. Las personas nunca consumieron nada de este tabaco, pero fue el comienzo de una nueva forma de estudiar la biología de las células vegetales. Los biólogos de plantas todavía utilizan la tecnología hoy en día para estudiar todo, desde los sistemas de raíces hasta los sistemas circadianos de las plantas.

5. MEJORA DE LA DETECCIÓN DE COÁGULOS DE SANGRE

En 2011, científicos del Connecticut College utilizaron luciferasa de luciérnaga como agente de imágenes para monitorear a los pacientes tratados con heparina, el anticoagulante que se administra para prevenir o tratar los coágulos de sangre. Los científicos mezclaron la luciferasa de luciérnaga con un tinte único que induce a la proteína a emitir luz infrarroja cercana. Este nuevo agente bioluminiscente mezclado pudo ayudarlos a detectar pequeñas cantidades de una proteína sanguínea, llamada factor Xa, y monitorear mejor la efectividad del tratamiento con heparina.

6. SEGUIMIENTO DE LA RUTA DE TRANSMISIÓN DEL VIH

Un nuevo estudio en la revista Anfitrión celular y microbio amplificador intentó rastrear la transmisión del VIH entre hombres y mujeres heterosexuales. Usando un virus similar al VIH llamado VIS (virus de inmunodeficiencia de simios) que afecta a los primates, los investigadores insertaron genéticamente el gen de la luciferasa en las células del VIS y lo introdujeron en las vaginas de macacos rhesus no infectados. Las células recién infectadas brillaron, revelando que el VIS no entra por el cuello uterino, como se pensaba anteriormente. Este resultado puede llevar a que la investigación revele una vía similar en el VIH humano.

7. ILUMINACIÓN DE LA CONEXIÓN ENTRE PLACENTA Y FETO

Un estudio reciente en Naturaleza utilizó imágenes bioluminiscentes con luciferasa de luciérnaga en ratones preñados para comprender mejor las funciones de transporte de la barrera hematoplacentaria (BPB) y qué tan bien protege al feto de las sustancias ingeridas por la madre. Su investigación también puede ayudarnos a comprender la misma función de la barrera hematoencefálica, que evita que las moléculas entren o salgan fácilmente del sistema vascular cerebral. Los investigadores tienen la esperanza de que esto pueda traducirse en estudios en humanos en un futuro próximo.


Los investigadores buscan explicar por qué hay tan pocas especies bioluminiscentes que habitan en la tierra

Imagen: Naturwissenschaften, DOI: 10.1007 / s00114-012-0956-7

(Phys.org) - Es probable que los visitantes de los océanos del mundo encuentren una amplia variedad de criaturas bioluminiscentes, especialmente a medida que descienden a profundidades donde la luz del sol no puede llegar. La capacidad de brillar ha evolucionado en los organismos submarinos por una variedad de razones, desde atraer presas hasta ayudar a encontrar pareja. En tierra, sin embargo, las cosas son muy diferentes. Aparte de las 13 especies conocidas de insectos, que por supuesto incluyen la luciérnaga, muy pocas otras criaturas han desarrollado la capacidad de brillar y ahora, una nueva investigación sugiere que prácticamente todas evolucionaron mucho más recientemente que los habitantes marinos. Peter Vršanský y sus colegas de la Academia Eslovaca de Ciencias han descubierto, después de estudiar la historia colectiva de todas las especies bioluminiscentes conocidas, que los habitantes de la tierra aparentemente evolucionaron a partir de una sola fuente hace unos sesenta y cinco millones de años, mientras que sus contrapartes marinas se acercaron por primera vez a los cuatrocientos millones. hace años que. Su artículo que describe sus hallazgos ha sido publicado en la revista. Naturwissenschaften.

El trabajo de Vršanský el al llega inmediatamente después de la noticia de que una rara especie de cucaracha, Lucihormetica luckae, cuyos especímenes fueron encontrados en la ladera de un volcán antes de su posterior erupción, parecen brillar para imitar al escarabajo clic que vive en la misma área general. Los investigadores creen que los escarabajos hacen clic en el brillo para advertir a los depredadores de su naturaleza tóxica, preservándose así. La cucaracha que la imita, por otro lado, no es tóxica, pero sus marcas son tan similares que parece que desarrolló sus habilidades luminiscentes con el propósito expreso de engañar a los depredadores haciéndoles pensar que era un escarabajo de clic y, por lo tanto, tóxico.

Vršanský y sus colegas creen que es posible que las especies bioluminiscentes que habitan en la tierra llegaron a existir solo después de que la vida nocturna en la tierra se diversificara hasta el punto en que tal habilidad sería útil. También teorizan que es posible que la bioluminiscencia tardara más en evolucionar en las criaturas terrestres debido a la naturaleza tóxica de los químicos involucrados en el crecimiento de órganos brillantes. Los animales marinos viven en un ambiente más frío y, en cierto sentido, más limpio, es fácil eliminar los residuos. Las especies terrestres, por otro lado, habrían tenido que evolucionar para deshacerse de las toxinas de una manera que no dañara a su portador.

El equipo también señala que debido a que las especies bioluminiscentes que habitan en la tierra son tan raras, es probable que corran el riesgo de desaparecer por completo. L. luckae podría haber desaparecido ya, ya que no se han encontrado especímenes desde que entró en erupción el volcán en el que vivía. Y el ejemplo más evidente de todos ellos, se ha descubierto que la luciérnaga también ha disminuido en número durante la última década.

Abstracto
La bioluminiscencia es una característica común de la comunicación y defensa de los organismos marinos, pero este fenómeno está muy restringido en la biota terrestre. Aquí, presentamos una distribución geográfica de sólo el tercer orden de insectos luminiscentes: cucarachas luminiscentes, con las 13 nuevas especies vivas conocidas y / o reportadas aquí (basadas en especímenes depositados). Mostramos que, por primera vez, las características fotográficas de tres especies examinadas son casi idénticas a las de los escarabajos clic luminiscentes tóxicos, que imitan. Estas observaciones son la evidencia del mimetismo por luz, un nuevo tipo de mimetismo defensivo, batesiano e interordinal. Nuestro análisis revela sorprendentemente una novedad evolutiva de todos los insectos luminiscentes vivos, mientras que en el mar (y posiblemente en el suelo) la luminiscencia también está presente filogenéticamente en organismos muy primitivos.


Cómo hacer brillar una planta

"Nuestra visión es que la gente hackeará aplicaciones biológicas de la misma manera que lo hacen hoy en día", dice Antony Evans, director ejecutivo de una empresa de San Francisco llamada Glowing Plant. (Ese es el nombre real de la empresa: Glowing Plant). Arabidopsis, una delicada planta con flores que emite una luz parecida a una luciérnaga, es solo una parte de los planes de la compañía para transformar la horticultura a través de la manipulación genética. Puede hacer plantas que huelan especialmente bien o filtrar productos químicos tóxicos del aire. "Las plantas ya hacen esto, pero tal vez podamos mejorarlas", dice Evans. Una mirada a cómo él y su equipo lograron Arabidopsis brillo.

PASO 1: Diseñar secuencias de ADN Glowing Plant utiliza un software llamado Genome Compiler para diseñar secuencias de ADN basadas en un gen brillante (operón lux), que se encuentra en una bacteria marina bioluminiscente. La secuencia también incluye promotores, regiones específicas de ADN de la planta que la obligan a aceptar y luego "expresar" el gen extraño, en otras palabras, para mostrar su nueva luminiscencia.

PASO 2: Imprima el ADN El equipo carga la secuencia de ADN en línea y la envía a Cambrian Genomics, que imprime con láser millones de cadenas de piezas individuales de ADN sintético. El resultado es un polvo blanco, que Cambrian Genomics envía en viales a Glowing Plant, a través de FedEx.

PASO 3: Pruebe e inserte el ADN El equipo usa Agro bacteria& mdasha bacterias especiales que pueden inyectar ADN en plantas & mdashto insertar nuevo ADN en una hoja de planta. Prueban varias combinaciones, y cuando encuentran una, están contentos con & mdash cuanto más brillante, mejor & mdash, se van a la pistola de genes.

PASO 4: La pistola genética La pistola de genes dispara astillas de nanoproducto recubierto de ADN (hecho de tungsteno u oro) a las células madre de las plantas vivas. Reviven la planta a partir de las células madre modificadas genéticamente y cosechan las semillas de allí. Pedazo de pastel.

PASO 5: Plante la semilla Su proceso estándar de reproducción de plantas.

HAZLO TU MISMO: Glowing Plant lanzará un kit este otoño que le permitirá hacer brillar varias especies de plantas, como el tabaco y la petunia. Utiliza un proceso de inmersión floral: sumerges las semillas en una solución que contiene el Agrobacterium, permitiendo que el ADN personalizado entre en el núcleo celular de las semillas. Luego, siembre y espere. (Kits, $ 300 semillas de plantas, $ 40 planta pro-cultivada, $ 100)


Dentro de la puesta en marcha de una planta brillante que acaba de abandonar su misión

Para revisar este artículo, visite Mi perfil y luego Ver historias guardadas.

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En un sótano de la bulliciosa Third Street en el distrito de startups SoMa de San Francisco, Antony Evans abrió la cremallera de una carpa negra. Es el mismo tipo de carpa que usan los cultivadores de marihuana, me dijo. Pero fue pachulí pesado y terroso, no mofeta, lo que me golpeó cuando entré al cubo brillantemente iluminado. Las placas de Petri apiladas sobre una mesa contienen racimos de musgo verde.

Evans me había invitado a pasar por su laboratorio a finales de enero. Estaba emocionado de compartir sus últimas noticias. Después de cuatro años de comienzos en falso y plantas fallidas, su startup Taxa Biotechnologies estaba ahora a dos meses de finalmente lanzar su primer producto, un musgo con aroma a pachulí. Para fines de marzo, hasta 1,000 unidades del musgo perfumado estarían listas para su compra como novedad en terrarios pequeños, con un costo a los compradores de entre 50 y 80 dólares cada uno.

Excepto que, como Evans anunció anoche en una publicación de blog, el musgo resultó estar contaminado. No era seguro enviarlo y su reemplazo no estaría listo hasta julio, escribió. Pero tenía noticias aún más importantes que compartir. Cuando lanzó por primera vez su proyecto como una campaña de Kickstarter en 2013, su objetivo era vender plantas que brillaran en la oscuridad. El esfuerzo del musgo era solo un objetivo más alcanzable que ayudaría a Taxa a llegar a fin de mes y financiar la investigación sobre las plantas emisoras de luz. Ahora, sin embargo, el proyecto de la planta brillante está oficialmente muerto.

"Lamentamos decir que hemos llegado a un punto de transición significativo", escribió en la publicación de ayer. Debido a que no pudo enviar el musgo de pachulí a tiempo, Taxa “tuvo que reducir el tamaño del equipo para asegurarse de que tenemos suficiente pista financiera para enviar el musgo, y esto significó detener el trabajo que estábamos haciendo en las plantas superiores para concéntrate en el musgo ".

El proyecto de la planta brillante no es solo una vieja campaña fallida de Kickstarter. Después de publicar en el sitio de crowdfunding, el proyecto de Evans se convirtió rápidamente en el ejemplo de la histeria y el bombo injustificado en torno a la ingeniería del ADN. Evans y su equipo no habían demostrado que pudieran producir ni una sola planta brillante y, sin embargo, lograron recaudar $ 484,000 en pedidos, superando con creces su meta de $ 65,000. La campaña también provocó una tormenta de críticas. A la gente le preocupaba que los biohackers como Evans estuvieran abriendo una caja de Pandora de fenómenos genéticos, corrompiendo potencialmente el mundo para siempre. Les preocupaba que las plantas pudieran extenderse al mundo exterior y convertirse en una especie invasora.

Sacudido por la avalancha de publicidad negativa, Kickstarter prohibió cualquier proyecto futuro de biología sintética. Evans se sorprendió por la reacción, pero no se inmutó. ¿Qué mejor manera de cambiar la opinión del público que dejar que vea una planta brillante de primera mano?

Mientras jugaba con sus plantas en los años siguientes, la controversia sobre la biología sintética continuó aumentando. Los activistas anti ** - ** OGM se volvieron más vocales. Con la aparición de la poderosa herramienta de edición del genoma CRISPR-Cas9, las herramientas para la bioingeniería de bricolaje parecían estar al alcance de cualquier aficionado capaz. Finalmente, los genomas podrían reorganizarse y reescribirse como si fueran software. El mundo biológico se estaba rindiendo a los piratas informáticos.

Pero a medida que pasaban 2014, 2015 y 2016, Evans se enfrentó a una realidad diferente. Apenas podía hacer que sus plantas brillaran. Taxa Biotechnologies se estaba quedando sin dinero. Un cofundador renunció. Lo que parecía científicamente sencillo se había convertido en un trabajo solitario de varios años.

Así que cambió de táctica, dejando a un lado las plantas resplandecientes y arrojando sus energías detrás de musgo perfumado. A mediados de 2016, la compañía había cultivado musgo de pachulí que Evans consideraba listo para los consumidores. Por fin pudo comenzar a planificar el lanzamiento de un producto, y eligió la semana del 27 de marzo de 2017. Evans me había convocado a su laboratorio para que lo ayudara a contar su historia de redención. Le mostraría al mundo lo asombrosa que puede ser la bioingeniería.

Excepto ... no lo hizo. En cambio, terminó matando el sueño de cuatro años que había compartido y alimentado con sus miles de seguidores.

Conocí a Evans en la base de operaciones de Taxa, una mezcla caótica de oficina y laboratorio en un espacio de coworking que la empresa comparte con algunas otras startups. Cada superficie estaba cubierta de libros y equipo científico. Estaba claro que había estado allí un tiempo. Fue estoico pero directo con sus respuestas a mis preguntas mientras me conducía por las escaleras hasta la tienda de campaña del sótano.

Evans tuvo la idea de su proyecto de plantas resplandecientes mientras buscaba una manera de abrirse paso en el campo de la biología sintética. No tenía experiencia previa en biología, pero sí mucha visión. En 2011 se mudó a Silicon Valley y asistió al programa de estudios de posgrado en Singularity University, un grupo de expertos en tecnología en el Parque de Investigación de la NASA, a unas 40 millas al sureste de San Francisco. Singularity University predica el potencial de las tecnologías exponenciales: áreas en las que el rendimiento aumenta rápidamente junto con fuertes caídas en el precio. Evans aprendió sobre el concepto de economía circular: una sociedad que satisface todas sus necesidades a partir de fuentes sostenibles. Se enganchó a la idea del sol como base de una economía circular, en virtud de la materia física que te permite crecer.

"Tan pronto como reconoces que la única tecnología verdaderamente sostenible es la biología, es obvio que la biología sintética, que es la tecnología que nos permite aprovechar la biología para nuestro propio bien, es algo que debemos adoptar", dice Evans.

En un evento de ex alumnos de Singularity, conoció al bioquímico y empresario Omri Amirav-Drory, que había fundado una empresa de software de biología sintética llamada Genome Compiler. Amirav-Drory sugirió crear un Kickstarter para financiar una planta brillante. Ya en 1986, científicos de la Universidad de California-San Diego habían demostrado una planta que emitía luz: una planta de tabaco con un gen de luciérnaga insertado. Si la tecnología ya tenía tres décadas, seguramente había una forma de producir y comercializar en masa plantas emisoras de luz. Los pensamientos de Evans se aceleraban y se imaginaba reemplazando la electricidad con plantas pirateadas. Las carreteras podrían iluminarse con árboles brillantes en lugar de farolas. Las plantas pequeñas que podrían actuar como luces nocturnas interiores se sintieron como un verdadero primer paso.

Evans comenzó a pasar el rato en el espacio de biohacking Biocurious, al este del Parque de Investigación de la NASA, donde conoció y le presentó la idea a Kyle Taylor, un estudiante de posgrado en biología de Stanford. Juntos empezaron a jugar con una planta de la familia de la mostaza conocida como Arabidopsis.

Envalentonados por sus primeros intentos de diseñar ADN que creían que haría brillar una planta, recurrieron a Kickstarter. Por $ 40, los patrocinadores recibirían semillas de plantas brillantes el próximo año. Para sorpresa del equipo, la campaña de crowdfunding obtuvo 8.433 pedidos y recaudó casi medio millón de dólares. Los medios lo cubrieron mucho. "Reemplace sus luces con estas plantas luminosas diseñadas genéticamente" en 2013 Ciencia popular título leído.

“Inmediatamente después del Kickstarter hubo mucho optimismo y entusiasmo”, dice Evans. "Pasaron muchos meses para que la realidad de lo difícil que iba a ser adaptarse".

Intentaban insertar seis genes que se encuentran en bacterias oceánicas bioluminiscentes de forma natural en el genoma de una planta de Arabidopsis. Todas las células, incluida la de Arabidopsis, contienen de forma natural moléculas que, cuando se combinan con esos seis genes, desencadenan una reacción química que emite luz.

Una vez que crearon la secuencia genética en un programa de software, la encargaron a un proveedor en línea. Evans lo comparó con pedir una camiseta personalizada: subes la secuencia genética como un archivo de texto y pagas el pedido con tu tarjeta de crédito.


No seta para brillar

Las plantas emisoras de luz se desarrollaron insertando ADN bioluminiscente de un hongo en una planta de tabaco. Se utilizaron plantas de tabaco debido a su genética simple y rápido crecimiento, aunque se podrían utilizar otras plantas en el futuro. Ya se ha demostrado la viabilidad con plantas que incluyen bígaro, petunia y rosa. Las plantas que contienen el ADN del hongo brillan continuamente a lo largo de su vida (no solo por la noche), desde la plántula hasta la planta madura.

El proyecto fue llevado a cabo por investigadores de la empresa de biotecnología Planta de Moscú, en colaboración con el Instituto de Química Bioorgánica de la Academia de Ciencias de Rusia, el Instituto de Ciencias Médicas MRC de Londres y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, entre otros. Light Bio es la empresa creada para llevar estas plantas luminiscentes al mercado en plantas ornamentales de interior, en asociación con Planta.

"La bioluminiscencia es uno de los fenómenos más fascinantes y diversos que se encuentran en la naturaleza", explicó Wood. “Muchos científicos de todo el mundo están trabajando para comprender mejor los fundamentos subyacentes de estas luces vivientes. También reconocen que tienen muchas aplicaciones prácticas y estéticas ”.

El trabajo fue dirigido por la Dra. Ilia Yampolsky, quien descubrió la base bioquímica de la bioluminiscencia en los hongos. La idea única no fue solo descubrir la bioluminiscencia natural que se encuentra en algunos hongos, sino también que era inesperadamente compatible con el metabolismo básico común a todas las plantas. A través de la colaboración, los investigadores formularon su hipótesis de que las plantas brillantes pueden ser una posibilidad real factible.

Esta no es la primera vez que los investigadores exploran la bioluminiscencia en plantas. En 1985, el fundador de Light Bio & # 8217, Wood, estaba aprovechando la química subyacente y la biología molecular responsables del brillo de la luciérnaga para crear plantas brillantes (nuevamente, de la variedad del tabaco) insertando el ADN relevante. Desde entonces, los investigadores han continuado explorando el concepto cada pocos años. En 2017, por ejemplo, los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts pudieron hacer que una planta de berros ordinaria emitiera una luz tenue durante un período de 3,5 horas al incrustar nanopartículas especializadas en sus hojas.


ELI5: ya sabemos cómo se realiza la fotosíntesis, así que ¿por qué no podemos crear “plantas artificiales” que tomen CO2 y den O2 y energía a cambio?

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La fotosíntesis artificial en realidad es un campo de investigación profundamente estudiado, en el que se utiliza la luz solar para impulsar una reacción que libera oxígeno de varias soluciones. El problema es que los componentes necesarios en la reacción son ineficaces, se degradan / agotan rápidamente o son costosos de fabricar / mantener.

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Trabajo en un campo científico relacionado. Hay dos líneas principales de investigación en las que se ha trabajado durante décadas.

Replicar la fotosíntesis artificialmente sin plantas. En cierto modo funciona, pero está lejos de ser económicamente viable. Las plantas siguen siendo mucho mejores en la fotosíntesis que los químicos. Las células solares son una alternativa más viable en el futuro previsible.

Mejorar las plantas para que sean más eficientes en la fotosíntesis. Esto se ha intentado principalmente mejorando la enzima RuBisCO, responsable de la absorción de CO2 en las plantas. RuBisCo es una enzima inusualmente lenta, solo absorbe un puñado de moléculas de CO2 por segundo. Los científicos han creado un RuBisCO más rápido, pero no terminó mejorando el crecimiento de las plantas en la práctica.
Editar: No estoy muy al día con esto, aparentemente algunos de los problemas se han resuelto y hay una planta de crecimiento más rápido por ahí. (https://science.sciencemag.org/content/363/6422/eaat9077)

Entonces, en conclusión, tu idea fue buena pero es difícil ponerse a trabajar de una manera práctica y sobre todo económicamente viable.


Kickstarter no debe financiar biohackers y # x27 plantas que brillan en la oscuridad

¿Quién no querría una flor que brille en la oscuridad? ¿Y si se presentara como la próxima ola de un futuro sostenible, en el que las plantas y los árboles luminosos reemplacen a las bombillas y las farolas? Incluso podrías tener la tentación de comprar uno, ¿verdad?

A primera vista, es difícil no dejarse seducir por un nuevo proyecto de Kickstarter.com financiado por la multitud para diseñar y hacer circular plantas que brillan en la oscuridad. Especialmente cuando la compañía estadounidense detrás de ella invoca la posibilidad de convertir su sala de estar en el brillante paisaje de Pandora de la película Avatar.

Excepto que este proyecto es cualquier cosa menos un truco científico benigno. Estas plantas están siendo rediseñadas utilizando una nueva técnica muy controvertida por una empresa de biotecnología que podría eludir la posibilidad de regulación y generar la aceptación pública de una búsqueda más amplia respaldada por empresas para manipular la naturaleza y sacar provecho de ella.

If you think twice before buying GM foods, welcome to the risky world of synthetic biology. Instead of shifting existing genes from one species to another, this extreme form of genetic engineering allows practitioners to write entirely new genetic codes on computers and then insert them into living organisms – or to create new life-forms from nothing but a few bottles of chemicals. It's a field quickly moving from lab to commercial production. As of this moment it hasn't yet stepped into the great outdoors – but this Kickstarter project may be about to break that barrier.

Unless they're stopped, Kickstarter will hand over hundreds of thousands of dollars on Friday to Genome Compiler Corporation, a private biotech company that promises to send bioengineered plants and seeds to most of their US backers. That means more than 600,000 freak bioengineered seeds will be let loose across thousands of random locations in the USA – unregulated and uncontrolled.

In other words, this would be the first deliberate environmental release of an avowedly "synthetic biology" organism in the world.

Though this is the first environmental release, synthetic biology is an exploding and increasingly well-funded field. Corporations like Monsanto, BP, Shell, and Dow have been pouring billions into new technologies. But it is practically untouched by regulation. These corporations – hardly to be trusted to ensure health and environmental concerns take precedence over their profits – have been tacitly given the go-ahead by the Obama administration to proceed in a regulatory vacuum.

Though it has mostly evaded public attention, there is a big battle brewing over synthetic biology. The notion of releasing these extreme organisms flies in the face of a growing consensus among civil society and international experts alike. 116 organizations have called for a moratorium on any release of synthetic organisms. The UN convention on Biological Diversity has urged countries to exercise precaution in any release of synthetic organisms to the environment. Even the insurance industry is worried.

Making a glow-in-the-dark plant in the lab is not in itself something to cry foul about – so long as it's properly contained. What is causing thousands of concerned citizens to cry "no to glow" is that these biohackers plan to release their manipulated seeds all over America.

Little is known about the impacts of synthetic biology, or even how to assess its biosafety impacts. But what we do know is nature is complex and reacts in unexpected ways to fundamental interventions. From fossil fuels and dams to GM crops, we discover disastrous consequences only when it's too late. That's why almost every credible body that's evaluated the still immature field of synthetic biology has responded by urging grave caution.

But these biohackers have responded contemptuously, consciously designing their plant to evade regulations and avoid oversights and monitoring. "We are very cognizant of the precedent we are setting," says Antony Evans, the manager of the project. It's a strategy the biotech industry has used before to create a beachhead – establishing products on the ground and in the wild, before the international bodies can catch up and regulate them.

Kickstarter – who not incidentally stand to profit to the tune of about $22,000 from the project – is about to allow themselves to be hijacked by these biohackers. Many others will no doubt follow in their footsteps, now that Kickstarter has shown it will provide a profitable and regulation-free avenue to genetic pollution.

But it can still be stopped. Kickstarter refuses to fund guns, drugs, and porn – and even, bizarrely, the sale of sunglasses. Their ethical guidelines need an update to include bioengineered seeds as well. An Avaaz.org petition with over 8000 signatures is circulating demanding Kickstarter withhold the money until there is a serious public debate. The environmental watchdog ETC Group has even set up The KickStopper, a counter-project looking for funding.

A surge of popular opposition could ensure that Kickstarter puts a hold on this project or that the biohackers think twice. In the face of increasing media scrutiny, they have reportedly offered to hold a public dialogue before releasing their seeds – though without any details it comes across as shallow damage control.

Ultimately it's not just about gimmicky glowing plants. The public dialogue that is needed is about the brave new world of synthetic biology. For now, we must demand a moratorium on the release and commercial use of synthetic organisms – at least until proper regulations and safeguards have been established. Its risks are too great, the unanswered questions too many. Meanwhile keep these engineered plants in the laboratory – and leave their sci-fi effects to the movies.


ELI5: we already know how photosynthesis is done so why cant we creat “artificial plants” that take CO2 and gives O2 and energy in exchange?

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Artificial photosynthesis actually is a deeply studied field of research, where you use sunlight to drive a reaction that releases oxygen from various solutions. The problem is, the components needed in the reaction are inefficient, degrade/deplete quickly, or are expensive to make/maintain.

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I work within a related scientific field. There are two main lines of research that have been worked on for decades.

Replicating photosynthesis artificially without plants. It kind of works, but is far from being economically viable. Plants are still much better at photosynthesis than chemists are. Solar cells is a more viable alternative within the foreseeable future.https://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_photosynthesis

Improving plants so they become more efficient at photosynthesis. This has been attempted mainly through improving the enzyme RuBisCO, which is responsible for CO2 uptake in plants. RuBisCo is an unusually slow enzyme, it only takes up a handfull of CO2 molecules per second. A faster RuBisCO has been created by scientists, but it did not end up improving plant growth in practice.https://en.wikipedia.org/wiki/RuBisCO#Genetic_engineering
Edit: I'm not super up to date with this, apparently some of the problems have now been worked out and there is a faster growing plant out there. (https://science.sciencemag.org/content/363/6422/eaat9077)

So, in conclusion, your idea was good but it is hard to get to work in a practical and especially economically viable way.


The role of bioluminescence in metabolism

The functional role of bioluminescence in lower organisms such as bacteria, dinoflagellates, and fungi is difficult to discern. Partly because the glow of luminous bacteria is extinguished when oxygen is removed, it has been suggested that the bioluminescent reaction was originally used to remove oxygen toxic to primitive types of bacteria that developed when oxygen was absent or very rare in Earth’s atmosphere. The metabolic reaction that combines the oxygen with a reducing substance ( luciferin) liberates sufficient energy to excite a molecule in the organism to emit visible radiation. Most of those luminous primitive organisms subsequently developed systems of using oxygen, but they have retained the luminescent capability as parts of related metabolic pathways or for some survival value that luminescence may confer on the organism.