Kunne Gløde-I-Mørke Planter Erstatte Streetlights?

{h1}

Forskere undersøger ved hjælp af glødende planter som en energikilde. Hvad er fordele og ulemper ved glødende planter? Find ud af WordsSideKick.com.

I begyndelsen af ​​maj 2013 bestilte den amerikanske regering en Texas-baseret nonprofit for at fjerne tegninger for en farlig enhed fra sit websted. Varen? Liberator, en arbejdende plastpistol, slog af på en industriel 3-D-printer med flere tusinde dollar. Tegningerne blev downloadet anslået 100.000 gange. De findes sandsynligvis stadig på internettet [kilde: BBC].

Vi lever i en alder, hvor "gør-det-selv" har taget på spændende og nervevækkende konnotationer, fra at skrive en killer app til at opbygge en DIY atomreaktor [kilde: Clynes]. Da billig 3-D-udskrivning vokser i stand til stadig mere komplekse opgaver, kan vi snart fremstille vores eget legetøj, inventar - selv husholdningselektronik [kilde: Dillow]. Tilslut internetets dybe og ekspansive vidensbase og skattemagten til crowdfunding sites som Kickstarter, og du har en opskrift på en transformeret verden.

Men er vi klar til at frigive så mange genier fra så mange flasker på en gang? Før du svarer, skal du overveje, at nogle af disse flasker er mærket "bakterier" og "DNA" -værktøjer i den sprudlende sommerhusindustri af DIY-bioteknologi. Så hvilket er farligere: syntetisk og genetisk modificeret liv, eller en printbar pistol?

Sådanne spørgsmål blev rejst af miljøgrupper, da syntetisk biolog Omri Amirav-Drory, planteforsker Kyle Taylor og projektleder Antony Evans begyndte kampagnen Glowing Plants Kickstarter til at "skabe virkelige glødende planter i et selvstændigt biolab i Californien" [kilder: Evans; Paramaguru; Pollack]. Som donorer fra Public Broadcasting Service modtager Kickstarter-kampagnens bidragydere løftebelønninger, men disse er ingen toteposer: I stedet vil enhver, der sparker i $ 40, modtage frø til dyrkning af deres egne glødende planter.

Uskadelig? Måske, måske ikke. På nogen måde udgør det den uregulerede spredning af en genetisk modificeret livsform.

Fra den 5. juni havde Glowing Plants samlet 7.858 backers og mere end $ 451.207 i finansiering. At have blæst forbi sin oprindelige $ 65.000 mål at vokse strålende Arabidopsis thaliana - en weedy sennep relativ og favorit plante marsvin - det var hurtigt nærmer sig sit $ 500.000 strækmål. Forskningen kunne på en dag føre til en lang række belysningsløsninger, som ifølge Evans ville gøre en betydelig fordøjelse i vores carbon footprint [kilder: Evans; Paramaguru; Pollack].

Evans og firma er langt fra det eneste spil i byen. Forskere i Taiwan ser på diffuserende guld nanopartikler i træbladene for at gøre dem både glød og fotosyntese, fjernelse af kulstof fra luften [kilder: Beck; Nagano]. Tættere på hjemmet, Alexander Krichevsky, som ledede Stony Brook University-undersøgelsen, der hjalp med at inspirere og styrke Glowing Plants, har grundlagt sit eget firma, BioGlow, for at markedsføre skinnende prydplanter [kilde: Pollack].

Alle som efterlader et grønt spørgsmål: Vil planterne endda arbejde? Vil vi snart læse en bog af rhododendron eller køre bil med lærklys?

Får det grønne lys

De siger, at mægtige egetræer fra små økner vokser. Lysede egetræer kræver lidt hjælp fra videnskaben dog.

Den fluorescerende markørforskning, der ligger til grund for initiativet Glowing Plants, var pioner i 2008 Nobelprisvinderne Osamu Shimomura, Martin Chalfie og Roger Y. Tsien, men arbejdet med at spore genekspression ved hjælp af grøn fluorescerende protein (GFP) blomstrede virkelig i 1990'erne. Proteinet, som lyser, når det udsættes for ultraviolet lys, indledte snart en havforskydning inden for molekylær og cellulær biologi, medicin og farmakologi og hjalp med at plante frøet til flere biotekindustrier som biosensorer og bioinformatik [kilder: Evans; Lee og Min; Nobelfondet; Timmer; Tsien].

Men planter, der kræver et sort lys til at skinne, er ikke meget til kørsel eller læsning. Sådanne anvendelser kræver en lysstrålende kemisk reaktion, en slags spirende glødelampe.

I 1986 skabte University of California ved San Diego (UCSD) forskere netop det, da de modificerede en tobaksfabrik for at producere et enzym kaldet luciferase. Som enhver firefly kan fortælle dig, når luciferase reagerer med ATP, udsender et energilagringsmolekyle anvendt i metabolisme og luciferin, et organisk molekyle, det lys [kilde: Monastersky].

UCSD's anlæg var imidlertid begrænset i en vigtig henseende, dog: Det lagde ikke sit eget luciferin, så det var ikke i stand til at sige, at det skulle lyse alene. I 2010 overvandt forskere ved Stony Brook University denne begrænsning ved at slå seks luciferin-kodende gener fra bioluminescerende marine bakterier til genetisk materiale, der er placeret i plantens kloroplaster (plantestrukturer, der holder fotosyntetiske pigmenter). Et voila, autoluminescerende tobak - formodentlig for at genvinde rygere, der kan lide at lyse op uden at lyse op [kilder: Evans; Krichevsky et al.; Paramaguru; Pollack].

Desværre skinnede Stony Brook-planten så svagt det krævede fem minutter i mørket for menneskelige øjne at opfatte det [kilde: Pollack]. Værre, gløden blev gradvis selvdestrukket som luciferin-brændingen, den blev omdannet til oxyluciferin [kilde: Swain].

En mulig vej ud af denne kemiske blind vej kom i 2010, da et universitet i Cambridge iGEM team (se sidebar) indsatte gener fra ildfluer og bioluminescerende bakterier til modificeret E coli, der skaber en proces, der genbruger oxyluciferin tilbage i sin glødevenlige forløber. Deres proces øgede også lysproduktionen tilstrækkeligt, at en vinflaskeformet bakteriekultur udlod nok lys til at læse ved.Endelig havde Evans og firmaet de stykker, de havde brug for til en fornybar og selvbærende plante lys [kilder: Evans; iGEM; Swain; Timmer].

Men mens glødende markører omfatter vitale undersøgelser og medicinske anvendelser, giver et lysende træs punkt - selv en med potentielt positive miljøeffekter, forudsat at Evans har ret - mange observatører stumpet.

Computervirus (bogstaveligt talt)

I maj 2010 skabte genetisk luminary Craig Ventsers Celera-team ved hjælp af tilsvarende DNA-printer det første syntetiske livsform. I dag er DNA støberier en voksende forretning, og nogle eksperter hævder, at vi kun er et årti ud af at trykke internetopskrifter hjemme [kilde: Wadhwa].

Imidlertid underviser samarbejdsvilkår som den årlige konkurrence sponsoreret af iGEM (The International Genetically Engineered Machine Foundation), hvordan man bygger syntetiske organismer ved hjælp af BioBricks. Ligesom open source-kodek hjalp med at opbygge internettet, kunne disse biologiske byggesten snart danne grundlag for større integrerede biologiske systemer [kilde: iGEM].

Indie-Glow? Eller ikke et glimt af håb?

Men meget eller lidt Evans og firma udfører i sidste ende med Glødende Planter, ikke alle deler deres entusiasme for udsigten til crowdsourced, home grown, syntetiske "genegeneering." Nogle sætter spørgsmålstegn ved projektets sikkerhed, mens andre fokuserer på dens gyldighed og økonomiske etik.

Ifølge The New York Times har miljøgrupperne Friends of the Earth og ETC Group kontaktet U.S. Agriculture Department for at starte projektet og dets potentielle "udbredt, tilfældig og ukontrolleret frigivelse af bioengineerede frø". Hvad angår pengene, fortalte Evans Times, at han vil afsætte nogle Kickstarter-midler til at udforske relaterede offentlige politiske spørgsmål, men mange kommentatorer forbliver skeptiske [kilde: Pollack; Timmer].

Så hvor skræmmende er disse træer? Kunne de forurene miljøet med pixie pollen? Det er svært at sige. Processen Glødende Planter vil bruge ligner den, der blev udviklet på Stony Brook University, som ramte kloroplaster. I de fleste blomstrende arter er kloroplaster født af arvelod - overført af frø, ikke pollen - hvilket reducerer risikoen for miljøforurening med f.eks. Glødende roser, men mange træer falder uden for denne kategori [kilde: Krichevsky et al.].

Og pollen udgør kun en af ​​mange potentielle miljøbelastningsproblemer. Hvordan vil fugle, egern eller vital insekter reagere på et glødende træ? Hvordan ville planlæggerne gøre en miljøvurdering af en sådan plante?

I mellemtiden afventer mange praktiske spørgsmål også svar: Hvor meget energi kunne sådanne planter have til fordel for at tildele til lysproduktion? Og hvor meget vil de i sidste ende skinne [kilder: Pollack; Timmer]?

Problemet er energi. Selvom den samlede solstråling, der rammer et gennemsnitligt træ, overstiger det nødvendige beløb til at drive et effektivt gadebelysning, når kun en lille del af den insolation et træs blade - og kun en lille del heraf falder inden for det bølgelængdebånd, der kræves til fotosyntese. Træet skal derefter anvende en betydelig del af denne energi til at leve og vokse, hvilket kun efterlader en brøkdel af en brøkdel, der er tilgængelig for at generere lys - for ikke at sige noget om den energi, der kræves for at fremstille de nødvendige kemikalier. Problemet vil kun forværres om vinteren, når tilgængelig sollys dimmer og træer indtaster en metabolisk stasis bundet til at dræbe deres kemiske glans [kilde: Timmer].

Og det er roden til problemet. Men poppel ideen kan være, og hvor meget donorer måske kan ro eller fyr for det, glødende træer er i bedste fald en skyggefulde udsigter.

Stik det i din stikkontakt

Glødende planter er blot et eksempel på et større skift i gang med, hvordan vi ser belysning. Som forskning fortsætter med at afdække, hvordan bestemte bølgelængder af lys kan helbrede eller påvirke depression, afslapning, koncentration og endda kriminalitet, har industrien taget mærke til. Snart vil vi bevæge os videre "Er det lyst nok herinde?" at købe husstands- og arbejdslamper, der kan indstilles til indfald for at opnå ønskede effekter [kilder: Barringer; Yomiuri Shimbun].

Forfatterens bemærkning: Kunne gløde-i-mørke planter erstatte streetlights?

Vil du gerne bo i en verden, der ligner en Pandora knockoff, eller blares som vægdekorationerne af en stoner crash pad? Hvis du sagde ja, ville dit svar ændre sig, når du indser, at der sandsynligvis ikke er nogen mulighed for at slukke for træerne?

Nogle omfavner glødende planter for deres symbolske værdi. Træer er forbundet med viden, hvad enten det er i bibelsk eller newtonsk mening, ligesom forskellige lyskilder (lyspærer, lanterner og lommelygter forår til sind). Men symboler skærer begge veje, og et glødende træ, der ikke virker - eller værre, forårsager skade - er en anden pil i kvælden af ​​dem, der ser i det mindste noget videnskab som lunefuld og ikke værd at risikoen forskningen nogle gange udgør.

På nogen måde giver sætningerne "do-it-yourself biolab" og "post-order DNA støberi" mig testamentet.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com