Der Science-Fiction-Traum, dass Gärten und Parks eines Tages wie Pandora, der außerirdische Mond, leuchten würden Avatar, ist Jahrzehnte alt. Frühe Versuche, Gene in Pflanzen einzuspleißen, um sie zum Leuchten zu bringen, reichen bis in die 1980er-Jahre zurück, doch die Experimente strahlten wenig Licht aus und erforderten spezielle Nahrungsmittel.

Im Jahr 2020 gelang den Wissenschaftlern dann ein Durchbruch. Durch das Hinzufügen von Genen leuchtender Pilze entstanden hell leuchtende Exemplare, die keiner besonderen Pflege bedurften. Das Team hat den Ansatz verfeinert – letzten Monat schrieb es, es habe die Lumineszenz seiner Pflanzen um das Hundertfache erhöht – und ein Startup namens Light Bio gegründet, um sie zu verkaufen.

Leichte Bio erhielt im September die USDA-Zulassung und diesen Monat wurde die erste kontinuierlich leuchtende Pflanze mit dem Namen Glühwürmchen-Petunie angekündigt offiziell zum Kauf verfügbar in den USA. Die Petunien sehen aus und wachsen wie ihre gewöhnlichen Verwandten – grüne Blätter, weiße Blüten –, aber nach Sonnenuntergang leuchten sie in einem sanften Grün. Das Unternehmen ist Verkauf der Pflanzen für 29 US-Dollar auf seiner Website und sagt, dass im April eine Ernte von 50,000 ausgeliefert wird.

„Das ist eine unglaubliche Leistung für die synthetische Biologie. „Light Bio bringt uns unserem Solarpunk-Traum, in Avatars Pandora zu leben, einen großen Schritt näher.“ Jason Kelly, sagte CEO und Mitbegründer von Ginkgo Bioworks, einem Light Bio-Partner, in einer Erklärung.

Glühen

In der synthetischen Biologie sind leuchtende Pflanzen und Tiere seit Jahren ein fester Bestandteil. Wissenschaftler fügen oft ein Gen ein, um einen Organismus zum Leuchten zu bringen, als visuellen Beweis dafür, dass ein beabsichtigter biologischer Prozess wirksam geworden ist. Keith Wood, Mitbegründer und CEO von Light Bio, war ein Pionier des Pflanzenansatzes. 1986 gab er Tabakpflanzen ein Glühwürmchen-Gen, das Luciferin produziert, das Molekül hinter dem charakteristischen Leuchten der Käfer. Diese Pflanzen leuchteten schwach, benötigten aber spezielle Pflanzennahrung, um die chemische Reaktion anzutreiben. In späteren Arbeiten wurden stattdessen Gene aus biolumineszierenden Bakterien eingesetzt, aber die Pflanzen waren ähnlich dunkel.

Dann im Jahr 2020 angegeben, ein Team, zu dem die Mitbegründer von Light Bio, Karen Sarkisyan und Ilia Yampolsky, gehörten, wandte sich dem leuchtenden Pilz zu. Neonothopanus nambi. Der Pilz führt eine chemische Reaktion durch, bei der Kaffeesäure – ein Molekül, das auch häufig in Pflanzen vorkommt – beteiligt ist, um Luciferin und Licht zu produzieren. Die Wissenschaftler fügten die zugehörigen Gene in Tabakpflanzen ein und stellten fest, dass die Pflanzen auch leuchteten, ohne dass zusätzliche Zutaten erforderlich waren.

Später probierten sie die Gene in Petunien aus, stellten fest, dass der Effekt noch ausgeprägter war, und begannen, ihre Arbeit zu verfeinern. In ein Papier veröffentlicht Nature Methods Im Januar fügte das Team Gene von anderen Pilzen hinzu und nutzte gerichtete Evolution, um die Lumineszenz weiter zu verstärken. Nach Experimenten mit einigen Gensammlungen gelangten sie zu einer Kombination, die bei mehreren Arten funktionierte und die Helligkeit deutlich steigerte.

Von hier aus hoffen sie, die Lumineszenz um das Zehnfache zu steigern, das Sortiment um verschiedene Farben zu erweitern und ihre Arbeit auf verschiedene Pflanzensorten auszudehnen.

Vom Labor zum Wohnzimmer

Die Pflanzen sind eine wissenschaftliche Errungenschaft, aber auch die Schaffung und Zulassung eines kommerziellen Produkts ist bemerkenswert. Frühere Versuche, den Menschen leuchtende Pflanzen anzubieten, darunter ein beliebter Kickstarter aus dem Jahr 2013, scheiterten.

Letzten Herbst, die Das USDA gab Light Bio grünes Licht ihre Glühwürmchen-Petunien an die breite Öffentlichkeit zu verkaufen. Die Genehmigung kam zu dem Schluss, dass die beschriebenen Pflanzen im Vergleich zu natürlich vorkommenden Petunien keine neuen Risiken für die Landwirtschaft darstellen.

Jennifer Kuzma, Co-Direktorin des Genetic Engineering and Society Center an der North Carolina State University, sagte Kabelgebunden Letztes Jahr hätte sie sich eine gründlichere Überprüfung durch das USDA gewünscht. Aber Wissenschaftler haben kürzlich Kontakt aufgenommen Natur äußerte keine größeren Bedenken. Die Pflanzen werden größtenteils in Innenräumen oder in Gärten angebaut und gelten nicht als invasiv, wodurch das Risiko verringert wird, dass die neuen Gene in andere Arten gelangen. Wie Kuzma feststellte, kann dieses Risiko jedoch davon abhängen, wie viele davon angebaut werden und wo sie Wurzeln schlagen.

Über die Attraktivität für Privathaushalte hinaus könnte das hier eingesetzte System auch in landwirtschaftlichen Anwendungen Einzug halten. Diego Orzáez, ein Pflanzenbiologe in Spanien, weitet das Luciferase-System auf andere Pflanzen aus. Er stellt sich vor, dass solche Pflanzen erst dann zu leuchten beginnen, wenn sie in Schwierigkeiten sind, sodass Landwirte mit Drohnen oder Satelliten schnell eine visuelle Bestandsaufnahme der Pflanzengesundheit machen können.

Auch andere neue gentechnisch veränderte Pflanzen werden bald auf uns zukommen. Ab diesem Monat können Gärtner Kaufen Sie Samen für biotechnologisch hergestellte lila Tomaten mit hohem Antioxidantiengehalt. Ein weiteres Startup entwickelt ein gentechnisch veränderte Zimmerpflanze zum Filtern schädlicher Chemikalien aus der Luft. Und Pairwise verwendet CRISPR um weicheren Grünkohl, kernlose Beeren und entkernte Kirschen herzustellen.

„Die Reaktionen der Menschen auf gentechnisch veränderte Pflanzen sind kompliziert“, sagte Steven Burgess, Pflanzenbiologe an der University of Illinois Urbana-Champaign Natur. Das liegt zum Teil an der Verbindung zu umstrittenen Unternehmen und der Sorge darüber, was wir unserem Körper zuführen. Die neuen im Dunkeln leuchtenden Petunien sind weder das Produkt einer großen Firma, noch Sagte Sarkisyan Light Bio plant nicht, übermäßig kämpferisch vorzugehen, wenn es darum geht, Pflanzenstecklinge zu teilen – und es handelt sich dabei auch nicht um Lebensmittel. Aber sie sind überzeugend.

„Sie laden Menschen ein, Biotechnologie aus einer Perspektive des Staunens zu erleben“, sagte Drew Endy Kabelgebunden. Abgesehen davon, dass sie populäre Science-Fiction heraufbeschwören, können solche Beispiele vielleicht ein breiteres Publikum an die Möglichkeiten und Risiken der synthetischen Biologie heranführen, nachdenkliche Gespräche anstoßen und den Menschen helfen, selbst zu entscheiden, wo sie Grenzen ziehen sollen.

Bild-Kredit: Leichte Bio

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