¿Podrían Las Plantas Que Brillan En La Oscuridad Reemplazar Las Farolas?

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Los científicos están investigando el uso de plantas brillantes como fuente de energía. ¿cuáles son los pros y los contras de las plantas brillantes? Descúbrelo en WordsSideKick.com.

A principios de mayo de 2013, el gobierno de los Estados Unidos ordenó a una organización sin fines de lucro con sede en Texas que elimine los planos de un dispositivo peligroso de su sitio web. ¿El objeto? The Liberator, una pistola de plástico que funciona con una impresora 3-D industrial de varios miles de dólares. Los planos fueron descargados un estimado de 100,000 veces. Es probable que todavía existan en la Web [fuente: BBC].

Vivimos en una época en que el "hágalo usted mismo" ha adquirido connotaciones emocionantes y angustiosas, desde escribir una aplicación asesina hasta construir un reactor nuclear de bricolaje [fuente: Clynes]. A medida que la impresión 3-D barata crece capaz de realizar tareas cada vez más complejas, pronto podremos fabricar nuestros propios juguetes, muebles, incluso aparatos electrónicos para el hogar [fuente: Dillow]. Conecte la base de conocimientos profunda y expansiva de Internet y el poder fiscal de los sitios de financiación colectiva como Kickstarter, y tendrá la receta de un mundo transformado.

¿Pero estamos listos para liberar tantos genios de tantas botellas a la vez? Antes de responder, considere que algunas de esas botellas están etiquetadas como "bacterias" y "ADN", herramientas en la incipiente industria de la biotecnología del bricolaje. Entonces, ¿qué es más peligroso: la vida sintética y modificada genéticamente, o un arma imprimible?

Tales fueron las preguntas planteadas por los grupos ecologistas cuando el biólogo sintético Omri Amirav-Drory, el científico de plantas Kyle Taylor y el líder del proyecto Antony Evans comenzaron la campaña Kowingstarter de Plantas que brillan intensamente para "crear plantas realmente brillantes en un biolab de bricolaje en California" [fuentes: Evans; Paramaguru Pollack]. Al igual que los donantes del Servicio Público de Radiodifusión, los contribuyentes de la campaña de Kickstarter reciben recompensas prometidas, pero estas no son bolsas de mano: en cambio, cualquiera que comience con $ 40 recibirá semillas por cultivar sus propias plantas brillantes.

¿Inofensivo? Quizás, tal vez no. De cualquier manera, equivale a la propagación no regulada de una forma de vida modificada genéticamente.

Hasta el 5 de junio, Glowing Plants había acumulado 7,858 patrocinadores y más de $ 451,207 en fondos. Habiendo superado su meta inicial de $ 65,000 para crecer radiante Arabidopsis thaliana - un conejillo de indias de la planta de la mostaza herbosa y favorita - se acercaba rápidamente a su meta de estiramiento de $ 500,000. La investigación podría algún día conducir a una gran cantidad de soluciones de iluminación que, según Evans, harían una mella considerable en nuestra huella de carbono [fuentes: Evans; Paramaguru Pollack].

Evans y compañía están lejos del único juego en la ciudad. Investigadores en Taiwán están buscando la difusión de nanopartículas de oro en las hojas de los árboles para hacerlas brillar y hacer la fotosíntesis, eliminando el carbono del aire [fuentes: Beck; Nagano]. Más cerca de casa, Alexander Krichevsky, quien dirigió la investigación de la Universidad de Stony Brook que ayudó a inspirar y alimentar a Glowing Plants, fundó su propia compañía, BioGlow, para comercializar el brillante follaje ornamental [fuente: Pollack].

Todo lo cual deja una pregunta deslumbrante: ¿Funcionarán incluso las plantas? ¿Pronto leeremos un libro de rododendro o conduciremos un automóvil con luz de alerce?

Obteniendo la luz verde

Dicen que crecen robles poderosos de bellotas. Sin embargo, los robles encendidos requieren un poco de ayuda de la ciencia.

La investigación de marcadores fluorescentes subyacente a la iniciativa de Plantas Glowing fue iniciada por los ganadores del Premio Nobel 2008 Osamu Shimomura, Martin Chalfie y Roger Y. Tsien, pero el trabajo de seguimiento de la expresión de genes usando proteína verde fluorescente (GFP) realmente floreció en los años noventa. La proteína, que brilla cuando se expone a la luz ultravioleta, pronto inició un cambio radical en la biología molecular y celular, la medicina y la farmacología, y ayudó a plantar la semilla para industrias biotecnológicas en ciernes como biosensores y bioinformática [fuentes: Evans; Lee y Min; Fundación Nobel; Timmer; Tsien].

Pero las plantas que requieren una luz negra para brillar no son muy útiles para conducir o leer. Dichas aplicaciones requieren una reacción química que emita luz, una especie de barra de brillo que germina.

En 1986, los investigadores de la Universidad de California en San Diego (UCSD) crearon precisamente eso cuando modificaron una planta de tabaco para producir una enzima llamada luciferasa. Como cualquier luciérnaga puede decirle, cuando la luciferasa reacciona con el ATP, una molécula de almacenamiento de energía utilizada en el metabolismo, y la luciferina, una molécula orgánica, emite luz [fuente: Monastersky].

Sin embargo, la planta de UCSD estaba limitada en un aspecto importante: no producía su propia luciferina, por lo que no podía, por así decirlo, iluminarla sola. En 2010, los investigadores de la Universidad de Stony Brook superaron esta limitación al insertar seis genes codificadores de luciferina de bacterias marinas bioluminiscentes en material genético ubicado en los cloroplastos de la planta (estructuras de la planta que contienen pigmento fotosintético). Et voila, tabaco autoluminiscente, presumiblemente para los fumadores en recuperación que les gusta encender sin iluminar [fuentes: Evans; Krichevsky y otros; Paramaguru Pollack].

Desafortunadamente, la planta de Stony Brook brillaba tan débilmente que se necesitaron cinco minutos en la oscuridad para que los ojos humanos la percibieran [fuente: Pollack]. Peor aún, el brillo se autodestruyó gradualmente a medida que el combustible de luciferina se convertía en oxiluciferina [fuente: Swain].

Una posible salida de este callejón sin salida químico se produjo en 2010, cuando un equipo iGEM de la Universidad de Cambridge (ver barra lateral) insertó genes de luciérnagas y bacterias bioluminiscentes en E. coli, creando un proceso que recicla la oxiluciferina de nuevo en su precursor inocuo para el brillo. Su proceso también aumentó la producción de luz de manera suficiente como para que una cultura bacteriana del tamaño de una botella de vino emitiera suficiente luz para leer.Finalmente, Evans y compañía tenían las piezas que necesitaban para una planta de luz renovable y autosuficiente [fuentes: Evans; iGEM; Zagal; Timmer].

Pero mientras que los marcadores brillantes abarcan aplicaciones médicas y de investigación vitales, el punto de un árbol brillante, incluso uno con efectos ambientales potencialmente positivos, suponiendo que Evans tenga razón, deja a muchos observadores perplejos.

Virus informáticos (literalmente)

En mayo de 2010, utilizando el equivalente de una impresora de ADN, el equipo Celera de la luminaria genética Craig Venter creó la primera forma de vida sintética. Hoy en día, las fundiciones de ADN son un negocio en crecimiento, y algunos expertos sostienen que estamos a solo una década de imprimir recetas en Internet en casa [fuente: Wadhwa].

Mientras tanto, los esfuerzos de cooperación como el concurso anual patrocinado por iGEM (la Fundación Internacional de Máquinas de Ingeniería Genética) están enseñando a los estudiantes cómo construir organismos sintéticos utilizando BioBricks. Al igual que el código informático de código abierto ayudó a construir Internet, estos componentes biológicos pronto podrían sentar las bases para sistemas biológicos integrados más grandes [fuente: iGEM].

Indie-Glow? ¿O no un rayo de esperanza?

Por mucho o poco que Evans y compañía logren finalmente con Glowing Plants, no todos comparten su entusiasmo por la posibilidad de una "ingeniería genética" de origen propio, de origen propio y sintética. Algunos cuestionan la seguridad del proyecto, mientras que otros se centran en su validez y ética financiera.

Según The New York Times, los grupos ecologistas Amigos de la Tierra y el Grupo ETC se contactaron con el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos para impedir el proyecto y su potencial "liberación generalizada, aleatoria e incontrolada de semillas de bioingeniería". En cuanto al dinero, Evans le dijo al Times que dedicará algunos fondos de Kickstarter a explorar temas relacionados con políticas públicas, pero muchos comentaristas se muestran escépticos [fuente: Pollack; Timmer].

Entonces, ¿qué miedo tienen estos árboles? ¿Podrían contaminar el ambiente con polen pixie? Es difícil de decir. El proceso que utilizarán las Plantas que brillan intensamente es similar al desarrollado en la Universidad de Stony Brook, que afectó a los cloroplastos. En la mayoría de las especies de flores, los cloroplastos se heredan por maternidad (se transmiten por semilla, no por polen), lo que reduce el riesgo de contaminación ambiental, por ejemplo, rosas brillantes, pero muchos árboles se encuentran fuera de esta categoría [fuente: Krichevsky et al..

Y el polen plantea solo uno de los muchos problemas potenciales de impacto ambiental. Por ejemplo, ¿cómo reaccionarían las aves, las ardillas o los insectos vitales a un árbol resplandeciente? ¿Cómo harían los planificadores para llevar a cabo una evaluación de impacto ambiental para una planta de este tipo?

Mientras tanto, numerosas preguntas prácticas esperan respuestas también: ¿Cuánta energía podrían permitirse esas plantas destinar a la producción de luz? Y qué tan brillantes brillarán finalmente [fuentes: Pollack; Timmer]?

El problema es la energía. Aunque la radiación solar total que incide en un árbol promedio supera la cantidad requerida para alimentar un farol efectivo, solo una pequeña fracción de esa insolación llega a las hojas de un árbol, y solo una pequeña parte de ella cae dentro de la banda de longitud de onda requerida para la fotosíntesis. El árbol debe aplicar una parte considerable de esta energía para vivir y crecer, dejando solo una fracción de fracción disponible para generar luz, por no mencionar la energía necesaria para fabricar los productos químicos necesarios. El problema solo empeoraría en invierno, cuando la luz solar disponible se atenúe y los árboles entren en una estasis metabólica destinada a matar su brillo químico [fuente: Timmer].

Y esa es la raíz del problema. Sin embargo, sin embargo, la idea podría ser el álamo, y por mucho que los donantes lo arraiguen o arraiguen, los árboles brillantes son, en el mejor de los casos, una perspectiva sombría.

Pega eso en tu zócalo

Las plantas brillantes son solo un ejemplo de un cambio importante en marcha en la forma en que vemos la iluminación. A medida que la investigación continúa descubriendo cómo determinadas longitudes de onda de la luz pueden curar o afectar la depresión, la relajación, la concentración e incluso los índices de delincuencia, la industria se ha dado cuenta. Pronto nos moveremos más allá de "¿Es lo suficientemente brillante aquí?" a la compra de luces para el hogar y el trabajo que se pueden ajustar a gusto para lograr los efectos deseados [fuentes: Barringer; El Yomiuri Shimbun].

Nota del autor: ¿Podrían las plantas que brillan en la oscuridad reemplazar las farolas?

¿Te gustaría vivir en un mundo que parece una imitación de Pandora, o que suena como las decoraciones de pared de una almohadilla de choque stoner? Si dijeras que sí, ¿cambiaría tu respuesta una vez que te des cuenta de que probablemente no haya manera de apagar los árboles?

Algunos abrazan las plantas brillantes por su valor simbólico. Los árboles se asocian con el conocimiento, ya sea en el sentido bíblico o newtoniano, al igual que varias fuentes de luz (las bombillas, las linternas y las antorchas vienen a la mente). Pero los símbolos cortan en ambos sentidos, y un árbol brillante que no funciona, o lo que es peor, causa daño, es otra flecha en el carcaj de aquellos que ven al menos algo de ciencia como algo frívolo y no vale la pena el riesgo que a veces plantea la investigación.

De cualquier manera, las frases "hágalo usted mismo biolab" y "fundición de ADN de pedido por correo" me dan la voluntad.


Suplemento De Vídeo: Árboles luminosos para sustituir las farolas en las calles de las ciudades.




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