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Árvores que brilham para substituir as luzes da rua, é possível?

Árvores que brilham para substituir as luzes da rua, é possível?


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Pois Evans compara a geração de novos organismos por meio de mutação genética com a evolução de Apps em smartphones para desenvolver a inteligência dos telefones. Em outras palavras, um vasto campo cheio de possibilidades se abre diante de nós.

Bem-vindo à biologia sintética

A biologia sintética moderna tem suas raízes em 1953, com a descoberta da estrutura de dupla hélice do ácido desoxirribonucléico (DNA) por James Watson e Francis Crick, mas foi somente em 1974 que o geneticista Wac? Aw Szybalski cunhou o termo "biologia sintética" quando perguntando o que está por vir no novo estágio de inovação biológica.

Assim, ele prevê a criação de elementos de controle que podemos introduzir sinteticamente nas sequências de DNA, e ainda fala sobre como serão apagados os limites na criação de novos organismos por meio da engenharia genética. Como se fôssemos demiurgos, como ele mesmo explicou:

Até agora, estamos trabalhando na fase descritiva da biologia molecular. Mas o verdadeiro desafio começará quando entrarmos na fase de biologia sintética. Em seguida, novos elementos de controle serão desenvolvidos e, ao adicionar esses novos módulos aos genomas existentes, seremos capazes de construir genomas inteiramente novos.

Huanming Yang, diretor do Instituto de Genômica de Pequim, também descreve com otimismo a biologia sintética como "uma ciência para mudar o mundo e o futuro do homem". Algo que está cada vez mais perto.

No início dos anos 1980, a inovação técnica levou à capacidade de sequenciar DNA rapidamente. O biólogo americano, empresário e fundador da Celera Genomics, Craig Venter, conseguiu sequenciar todo o genoma humano com seu próprio Projeto Genoma Humano em 1999. Venter, assim, conseguiu mapear os cerca de 25.000 genes do genoma humano a partir de um ponto físico e funcional de vista, e muito mais rápido do que o Departamento de Energia dos EUA e o National Institutes of Health.

Posteriormente, em 2010, Venter também anunciou que havia concebido o primeiro organismo sintético, escrevendo DNA do zero e introduzindo-o em uma bactéria antes sem informação genética. Venter codificou seu nome naquele DNA, de modo que pode ser inequivocamente verificado que as novas gerações de bactérias que se reproduzem desde a primeira têm esse copyright escrito em seus genes.

A possibilidade de escrever DNA abre um campo de possibilidades inimaginável, segundo Antony Evans, porque não somos mais capazes apenas de alterar uma sequência de DNA, mas de escrevê-la do zero, permitindo assim não só criar novas funcionalidades para esses genes, mas também novas formas de usá-los. Por isso, Evans considera os organismos como aplicativos de um smartphone: cada um tem uma função e, como todos são feitos de DNA, podemos modificar os aplicativos modificando seu código. Ou crie novos aplicativos com novo código. E assim nasceu a Glowing Plant.

Projeto de planta brilhante

Em um mundo cada vez mais preocupado com a sustentabilidade, Evans está investindo toda sua energia no Projeto Planta Glowing, projeto que já conseguiu transformar uma planta em bioluminescente.

Não é a primeira vez que isso acontece, pois em 1986 um grupo de cientistas já havia implantado uma enzima luminescente (luciferase) em uma planta. Porém, o resultado dessa planta brilhante de tabaco, geneticamente modificada para hospedar um dos genes do vaga-lume (Photinus pyralis), era muito tênue e, portanto, não tinha aplicação comercial. Além disso, o corpo de prova precisava ser alimentado com luciferina para que pudesse brilhar, ou seja, não emitia luminosidade por si só. Eles até tiveram essas plantas brilhando na Terra, na Estação Espacial Internacional.

Já descrita pelo naturalista romano Plínio, o Velho na baía de Nápoles há 2.000 anos, a bioluminescência, ou a capacidade de alguns organismos de se iluminarem, sempre criou um grande fascínio e é um recurso evolutivo presente em bactérias, fungos, protistas unicelulares , celenterados, vermes, moluscos, cefalópodes, crustáceos e muitas outras espécies animais.

Apesar de em filmes como Avatar termos visto plantas bioluminescentes, na Terra não existe espécie de planta com essa capacidade de produzir luz sem desperdiçar calor. A biotecnologia e o design industrial também não foram capazes de criar, até o momento, aplicações comercialmente viáveis ​​que combinem organismos vivos bioluminescentes. Até a chegada do Projeto Planta Brilhante.

O procedimento descrito por Evans consiste em usar um gene de uma bactéria capaz de produzir luminescência (Vibrio fischeri) e integrá-la a Arabidopsis thaliana (planta muito utilizada em experimentação genética porque seu genoma completo já foi obtido). As fitas de DNA são então editadas e, por fim, por meio de outra bactéria que funciona como veículo, o novo código é inoculado na planta.

Se a pesquisa for bem-sucedida, como a princípio parece dado o sucesso de seu financiamento, a equipe se concentrará primeiro na obtenção de sementes da planta fluorescente Arabidopsis thaliana e, se houver mais financiamento, começará a trabalhar no desenvolvimento de “ rosas resplandecentes ”.

Até agora, lembra Ars Technica, o atributo bioluminescente nas plantas foi alcançado com fertilizantes caros (US $ 200 por grama), então há algum ceticismo com relação ao projeto. Mas no site do Glowing Plant Project existe um infográfico muito interessante sobre todo o processo e operação dessas árvores que nos inspira muito otimismo.

Este projeto não é fruto apenas do esforço de Evans, mas do empresário israelense Omri Amirav, que desenhou uma sequência de DNA que permitia às plantas emitir luz. Eles finalmente conceberam uma campanha de crowdfunding no Kickstarter para obter os $ 65.000 necessários para criar a primeira fábrica. E é que, como resultado da Lei do Emprego, aprovada em 2012 por Barack Obama, agora é permitido que as pequenas empresas recorram a investidores ou pessoas físicas em seus projetos em busca de dinheiro.

Glowing Plant é também o primeiro projeto de engenharia genética a chegar ao Kickstarter. O sucesso da campanha foi avassalador, levantando quase meio milhão de dólares. Suas possibilidades futuras são inimagináveis, como Juan Martínez-Barea explica em seu livro O mundo vindouro:

O objetivo final do projeto é criar uma nova geração de plantas e árvores capazes de emitir luz no escuro, que possam substituir os postes que iluminam as ruas de nossas cidades, reduzindo muito a conta de energia dos municípios.

De acordo com as bases do projeto, todos os participantes que contribuírem com 40 dólares ou mais receberão sementes para cultivar uma dessas plantas em casa. Assim que tivermos a planta, é apenas uma questão de criar descendentes suficientes para fazer crescer as sementes.

Outras plantas bioluminescentes

Embora essas primeiras gerações de plantas ainda tenham uma intensidade fraca, a ideia a longo prazo é substituir a iluminação elétrica ou a gás pela luz natural emitida por esses espécimes. Por exemplo, redes rodoviárias e ferroviárias, portos, aeroportos ou jardins públicos podem ser iluminados sem o custo elétrico e de manutenção de qualquer iluminação. Tanto que existem mais projetos de usinas bioluminescentes em andamento.

É o caso da empresa de biotecnologia Bioglow e seu Starlight Avatar (em homenagem às plantas bioluminescentes do filme de James Cameron), que já é a primeira planta bioluminescente comercial. Essas plantas foram baseadas em uma investigação do biólogo molecular Alexander Krichevski realizada em 2010.

Provavelmente, sua potência nunca será equivalente à iluminação de uma lâmpada LED, mas talvez possa substituir alguns tipos de iluminação menos exigentes, como a decoração de um jardim ou a delimitação de uma ciclovia.


Os pesquisadores da Bioglow modificaram o DNA da espécie ornamental Nicotiana alata para produzir luz ao longo de seu ciclo de vida, ao contrário dos animais luminescentes, que só brilham de forma descontínua. Seu ciclo de vida dura entre dois e três meses.

Os genes para a produção de luz vêm de bactérias marinhas introduzidas nos cloroplastos das plantas. Sua luz é esverdeada e fraca (entre 5.000 e 10.000 lux) e para gerar luz de maneira ideal deve ser mantida a uma temperatura de cerca de 25-26ºC.

O futuro

Nas palavras do próprio Evans:

Biologia é vida. Somos biologia, nossa comida, nossos medicamentos, nossas fontes de energia. Todos eles vêm desses princípios e agora podemos programá-los e manipulá-los diretamente, e essa é uma mudança profunda que acho que será uma das coisas mais emocionantes que acontecerão na tecnologia nos próximos 20 ou 30 anos.

Assim, o futuro da biotecnologia parece insondável para nós. Além de sua aplicação no desenvolvimento de biocombustíveis, assim como o surgimento da bioinformática, a medicina personalizada é uma das primeiras linhas de aplicação, seguida pela engenharia de tecidos, que tem um potencial extraordinário. Pesquisadores da Universidade de Panjab, por exemplo, usaram com sucesso proteínas virais para erradicar colônias de bactérias responsáveis ​​por infecções humanas graves.

Também foi criada a primeira carne artificial, que permite superar os problemas morais e ambientais de alimentação e abate de animais para consumo. A carne artificial é criada com as mesmas células da carne natural. Em 2013, pesquisadores da Universidade de Maastricht já anunciaram o primeiro hambúrguer obtido a partir de células-tronco bovinas. Este tipo de hambúrguer terá 96% menos emissões de gases de efeito estufa e representará 99% menos área plantada.

A biotecnologia também pode transformar alimentos básicos em superalimentos, como o arroz dourado ou um arroz geneticamente modificado que poderia não só ajudar a combater a fome, mas também as mudanças climáticas. Também já temos um tomate transgênico onde dois genes da planta Antirrhimum majus foram expressos, de modo que os novos tomates acumulam antocianinas em concentrações comparáveis ​​às encontradas em mirtilos ou amoras. Em 2013, um rato foi concebido a partir de células-tronco na Universidade de Kyoto, pela primeira vez na história.

O DNA está até começando a se dobrar para criar diversos objetos, como se estivéssemos executando origami ou origami com o código da vida, tudo em escala nanométrica (uma bactéria de tamanho médio pode medir cerca de 10.000 nanômetros). O diâmetro do DNA é de 2 nanômetros e seria usado como material de construção biocompatível. O maior impulso para esse procedimento foi liderado pelo pesquisador Paul Rothemund, em 2006, projetando uma técnica conhecida como adenoplaxia.

O refinamento dessa técnica, desenvolvida por pesquisadores da University of Arizona Biodesign Institute, tornou possível, por meio de fitas de DNA dobradas, produzir formas de nanodesign tridimensionais em forma de ovais tridimensionais ou bolas de rúgbi e até mesmo um pequeno vaso. Todos eles são os primeiros sinais de uma futura geração de nanomáquinas projetadas para funções específicas, que até passarão por nosso corpo para melhorar as funções naturais do corpo.

Como Evans aponta, qualquer tentativa de imaginar esse futuro certamente ficará aquém:

Para usar uma espécie de analogia, no final dos anos 1980, Bill Gates disse: "Quero colocar um computador em cada casa e em cada escritório", e hoje temos dezenas de microprocessadores. Então imagine o mesmo aplicado nos próximos 20 ou 30 anos ... vamos ter a mesma quantidade de aplicações biológicas, como microprocessadores que temos hoje em nossas casas e escritórios e, honestamente, em nossos corpos, em nós mesmos e nessas coisas nós, eles nos permitirão criar um ambiente muito mais verde, mais sustentável e mais limpo ... e estou entusiasmado por fazer parte dessa jornada.

Esse é o poder incomensurável da biotecnologia, que, aplicada à bioluminescência com que Antony Evans nos promete iluminar o mundo, traria tantos benefícios à humanidade que não é exagero comparar essa descoberta biotecnológica com o brilho da tocha de Prometeu.

Engadget


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