Bevittna en självlysande transgen tobaksväxt som innehåller eldflugans luciferasgen. Kan du läsa en roman av det ljuset eller vad? © ScienceVU/Keith Wood/Visuals Unlimited/Corbis I början av maj 2013, den amerikanska regeringen beordrade en Texas-baserad ideell organisation att ta bort ritningar för en farlig enhet från sin webbplats. Saken? Befriaren, en fungerande plastpistol slog av på flera tusen dollar, industriell 3D-skrivare. Ritningarna laddades ner uppskattningsvis 100, 000 gånger. De finns troligen fortfarande på webben [källa:BBC].
Vi lever i en tid då "gör-det-själv" har fått spännande och nervskakande konnotationer, från att skriva en mördare -app till att bygga en DIY -kärnreaktor [källa:Clynes]. I takt med att billig 3D-utskrift växer sig kapabel till allt mer komplexa uppgifter, vi kan snart tillverka våra egna leksaker, möbler - även hushållselektronik [källa:Dillow]. Anslut internetets djupa och expansiva kunskapsbas och skattekraften för crowdfunding -webbplatser som Kickstarter, och du har ett recept på en förvandlad värld.
Men är vi redo att släppa så många genier från så många flaskor samtidigt? Innan du svarar, anser att några av dessa flaskor är märkta "bakterier" och "DNA, "verktyg i den spirande stugaindustrin för DIY -bioteknik. Så vilket är farligare:syntetiskt och genetiskt modifierat liv, eller en tryckbar pistol?
Sådana var de frågor som väcktes av miljögrupper när syntetiska biologen Omri Amirav-Drory, växtforskaren Kyle Taylor och projektledaren Antony Evans inledde kampanjen Glowing Plants Kickstarter för att "skapa riktiga glödande växter i en gör-det-själv-biolab i Kalifornien" [källor:Evans; Paramaguru; Lyrtorsk]. Som givare av allmänna sändningstjänster, Kickstarter -kampanjbidragsgivare får belöningsbelöningar, men det här är inga väskor:istället alla som sparkar in $ 40 får frön för att odla sina egna glödande växter.
Ofarlig? Kanske, kanske inte. Hur som helst, det motsvarar den oreglerade spridningen av en genetiskt modifierad livsform.
Från och med den 5 juni, Glödande växter hade samlat 7, 858 backers och mer än $ 451, 207 i finansiering. Efter att ha blåst förbi sina första $ 65, 000 mål att växa strålande Arabidopsis thaliana - en ogräsig senapssläktad och favoritväxt marsvin- den närmade sig snabbt $ 500, 000 stretchmål. Forskningen kan en dag leda till en mängd belysningslösningar som, enligt Evans, skulle göra en betydande hack i vårt koldioxidavtryck [källor:Evans; Paramaguru; Lyrtorsk].
Evans och företag är långt ifrån det enda spelet i stan. Forskare i Taiwan undersöker diffunderande guldnanopartiklar i trädblad för att få dem att både lysa och fotosyntetisera, ta bort kol från luften [källor:Beck; Nagano]. Närmare hemmet, Alexander Krichevsky, som ledde forskningen vid Stony Brook University som hjälpte till att inspirera och driva glödande växter, har grundat sitt eget företag, BioGlow, att marknadsföra lysande prydnadsväxter [källa:Pollack].
Allt detta lämnar en uppenbar fråga:Kommer plantorna ens att fungera? Kommer vi snart att läsa en bok av rhododendron eller köra bil med lärkt ljus?
De säger att det växer mäktiga ekar från små ekollon. Tända ekar kräver dock lite hjälp från vetenskapen.
Den fluorescerande markörforskningen som ligger bakom initiativet Glowing Plants var föregångare av 2008 års Nobelprisvinnare Osamu Shimomura, Martin Chalfie och Roger Y. Tsien, men arbeta med att spåra genuttryck med hjälp av grönt fluorescerande protein (GFP) verkligen blomstrade på 1990 -talet. Proteinet, som lyser när de utsätts för ultraviolett ljus, snart inledde en havsförändring inom molekylär och cellulär biologi, medicin och farmakologi, och hjälpte till att plantera fröet för nya biotekniska industrier som biosensorer och bioinformatik [källor:Evans; Lee och Min; Nobelstiftelsen; Timmer; Tsien].
Men växter som kräver ett svart ljus för att lysa är inte särskilt användbara för körning eller läsning. Sådana tillämpningar kräver en kemisk reaktion som avger ljus, ett slags groande glödstift.
1986, University of California i San Diego (UCSD) forskare skapade just det när de modifierade en tobaksväxt för att producera ett enzym som kallas luciferas. Som någon eldfluga kan berätta för dig, när luciferas reagerar med ATP, en energilagrande molekyl som används vid metabolism, och luciferin, en organisk molekyl, den avger ljus [källa:Monastersky].
UCSD:s anläggning var begränsad i ett viktigt avseende, dock:Det gjorde inte sitt eget luciferin, så det kunde inte, så att säga, lysa det ensam. År 2010, forskare vid Stony Brook University övervann denna begränsning genom att krossa sex luciferinkodande gener från bioluminescerande marina bakterier till genetiskt material som ligger i växtens kloroplaster (växtstrukturer som håller fotosyntetiskt pigment). Et voila, autoluminescerande tobak - förmodligen för återhämtande rökare som gillar att tända utan att tända [källor:Evans; Krichevsky et al .; Paramaguru; Lyrtorsk].
Tyvärr, Stony Brook -växten lyste så svagt att det krävdes fem minuter i mörker för mänskliga ögon att uppfatta det [källa:Pollack]. Värre, glödet förstörde sig gradvis när luciferin som drev det omvandlades till oxyluciferin [källa:Swain].
En möjlig väg ut ur denna kemiska återvändsgränd kom 2010, när ett University of Cambridge iGEM -team (se sidofältet) infogade gener från eldflugor och bioluminescerande bakterier i modifierade E coli , skapa en process som återvinner oxiluciferin tillbaka till sin glödvänliga föregångare. Deras process ökade också ljusutgången tillräckligt mycket för att en bakteriekultur i vinflaska skulle avge tillräckligt med ljus för att läsa av. Till sist, Evans och företag hade de bitar de behövde för ett förnybart och självbärande växtljus [källor:Evans; iGEM; Swain; Timmer].
Men medan glödande markörer omfattar vital forskning och medicinska tillämpningar, poängen med ett glödande träd - även ett med potentiellt positiva miljöeffekter, förutsatt att Evans har rätt - lämnar många observatörer stumpade.
Datavirus (bokstavligen)I maj 2010, med motsvarande DNA -skrivare, genetisk belysning Craig Venters Celera-team skapade den första syntetiska livsformen. I dag, DNA -gjuterier är ett företag som växer, och vissa experter hävdar att vi bara har ett decennium från att skriva ut recept från Internet hemma [källa:Wadhwa].
Under tiden, kooperativa insatser som den årliga tävlingen som sponsras av iGEM (International Genetically Engineered Machine Foundation) lär studenter hur man bygger syntetiska organismer med BioBricks. Precis som öppen källkod hjälpte till att bygga Internet, dessa biologiska byggstenar kan snart lägga grunden för större, integrerade biologiska system [källa:iGEM].
Läs mer
Hur mycket som helst Evans och företag åstadkommer i slutändan med Glowing Plants, inte alla delar sin entusiasm för utsikterna till crowdsourcing, hemodlad, syntetisk "genegenering". Vissa ifrågasätter projektets säkerhet, medan andra fokuserar på dess giltighet och finansiella etik.
Enligt The New York Times, miljögrupperna Friends of the Earth och ETC Group har kontaktat U.S. Agriculture Department för att starta projektet och dess potential "utbredd, slumpmässig och okontrollerad frisläppande av bioingenjörsfrön. "När det gäller pengarna, Evans berättade för Times att han kommer att avsätta några Kickstarter -medel för att utforska relaterade allmänna politiska frågor, men många kommentatorer är fortfarande skeptiska [källa:Pollack; Timmer].
Så hur skrämmande är dessa träd? Kan de förorena miljön med pixie pollen? Det är svårt att säga. Processen Glowing Plants kommer att använda liknar den som utvecklats vid Stony Brook University, som påverkade kloroplaster. I de flesta blommande arter, kloroplaster ärftligt maternellt - vidarebefordras av frö, inte pollen - vilket minskar risken för miljöförorening genom, säga, glödande rosor, men många träd faller utanför denna kategori [källa:Krichevsky et al.].
Och pollen utgör bara ett av många potentiella miljöbelastningsproblem. Till exempel, hur skulle fåglar, ekorrar eller vitala insekter reagerar på ett glödande träd? Hur skulle planerare gå tillväga för att göra en miljökonsekvensanalys för en sådan anläggning?
Under tiden, många praktiska frågor väntar också på svar:Hur mycket energi skulle sådana anläggningar ha råd att avsätta för lätt produktion? Och hur ljust kommer de slutligen att lysa [källor:Pollack; Timmer]?
Problemet är energi. Även om den totala solstrålningen som träffar ett genomsnittligt träd överstiger den mängd som krävs för att driva en effektiv gatubelysning, bara en liten bråkdel av den insolationen når ett träds löv - och endast en liten del av det faller inom det våglängdsband som krävs för fotosyntes. Trädet måste sedan applicera en betydande del av denna energi på att leva och växa, lämnar bara en bråkdel av en bråkdel av en bråkdel tillgänglig för att generera ljus - för att inte säga någonting om energin som krävs för att tillverka de nödvändiga kemikalierna. Problemet skulle bara förvärras på vintern, när tillgängligt solljus dämpar och träd går in i en metabolisk stasis som kommer att döda deras kemiska glans [källa:Timmer].
Och det är roten till problemet. Hur populär som helst är tanken, och hur många givare som helst kan rota eller tallar för det, glödande träd är i bästa fall en skuggig utsikt.
Stick det i ditt uttagGlödande växter är bara ett exempel på en stor förändring som pågår i hur vi ser på belysning. När forskning fortsätter att avslöja hur vissa våglängder av ljus kan läka eller påverka depression, avslappning, koncentration och till och med brottslighet, industrin har tagit del av det. Snart går vi bortom "Är det tillräckligt ljust här inne?" att köpa hushålls- och arbetsbelysning som kan justeras efter önskemål för att uppnå önskade effekter [källor:Barringer; Yomiuri Shimbun].
Skulle du vilja leva i en värld som ser ut som en Pandora knockoff, eller blås som väggdekorationerna på en stoner -krock? Om du sa ja, skulle ditt svar förändras när du inser att det förmodligen inte finns något sätt att stänga av träden?
Vissa omfamnar glödande växter för sitt symboliska värde. Träd förknippas med kunskap, vare sig det är i bibelsk eller newtonsk mening, liksom olika ljuskällor (glödlampor, lyktor och facklor tänker på). Men symboler skär åt båda hållen, och ett glödande träd som inte fungerar - eller värre, orsakar skada - är en annan pil i koggen hos dem som ser åtminstone viss vetenskap som lättsinnig och inte är värd de risker som forskning ibland utgör.
Hur som helst, fraserna "gör-det-själv-biolab" och "postorder-DNA-gjuteri" ger mig viljan.
