A chegada das plantas bioluminescentes

Desde que James Cameron lançou seu filme “Avatar”, muitos ficaram fascinados pelo ambiente da lua "Pandora". E mais ainda pelas plantas luminescentes. A boa notícia é que elas já são uma realidade.

Luzes noturnas da natureza: plantas bioluminescentes da Light Bio mostram 'magia' da biotecnologia, diz CEO

Crédito da imagem: Light Bio

A startup Light Bio, com sede em Idaho, lançou sua primeira parcela de plantas bioluminescentes que brilham no escuro depois de garantir o sinal verde regulatório do USDA, em um movimento que mostrará aos consumidores a "magia" da biotecnologia, diz seu CEO.

O DNA das petúnias brilhantes – 50.000 das quais estão agora disponíveis para os consumidores dos EUA através do site da Light Bio por US$29 cada – foi reformulado através da introdução de genes de cogumelos naturalmente bioluminescentes.

Ao contrário da abordagem que ele implantou na década de 1980 para criar a primeira planta brilhante usando genes de vagalumes, a tecnologia da Light Bio permite a iluminação perpétua sem qualquer ajuda externa, disse o CEO Dr. Keith Wood à AgFunderNews.

"Quando fizemos a primeira planta brilhante em San Diego, colocamos o gene da enzima na planta, mas tivemos que regar a planta com o substrato para mantê-la brilhante", explicou Wood. "E não é isso que as pessoas querem, elas querem uma planta que continue brilhando. Com a abordagem que estamos usando na Light Bio, a luz é emitida continuamente."

O 'Vagalume Petúnia' da Light Bio

De acordo com um documento regulatório do USDA, "a luz verde é emitida continuamente pelas plantas em um nível baixo, mais proeminentemente de flores jovens". Crédito da imagem: Light Bio

Nova abordagem

Após o trabalho inicial com genes de vagalumes, várias startups tentaram criar plantas brilhantes usando genes de bactérias bioluminescentes. No entanto, a abordagem não foi comercializada com sucesso porque é tecnicamente pesada e não produz luz suficiente, alegou Wood.

Quando foi abordado há alguns anos por pesquisadores do Imperial College London e de uma startup com sede em Moscou chamada Planta, que disseram que poderia ser viável integrar o ciclo do ácido cafeico fúngico no metabolismo das plantas, ele ficou intrigado.

"Deve ter havido mais de 10 organizações diferentes que tentaram fazer plantas bioluminescentes usando sistemas bacterianos, mas simplesmente não funciona muito bem. Mas eles [os pesquisadores da Planta] tinham adotado uma abordagem diferente: tinham projetado genes de bioluminescência fúngica no genoma da planta e queriam saber se eu me juntaria e lideraria a empresa.

"Na época, eu era chefe de pesquisa em uma empresa em Wisconsin [Promega] e as coisas estavam indo muito bem, mas o que vi deles foi tão diferente que me convenceu a renunciar e liderar a nova empresa [Light Bio] em 2019.

"O que eles descobriram [descrito pela Dra. Karen Sarkisyan e pela Dra. Ilia Yampolsky em um artigo publicado na Nature Biotechnology] com os cogumelos brilhantes foi o conjunto completo de genes para criar um sistema de luminescência sustentada. Os fungos estão realmente mais próximos dos animais do que das plantas em muitos aspectos, mas se você olhar para o mecanismo básico de como a bioluminescência funciona dentro dos cogumelos, ele usa os mesmos componentes, os mesmos metabólitos como uma das vias mais centrais em todas as plantas [convertendo ácido cafeico em lignina]. Ver essa sinergia metabólica é como eu sabia que isso ia funcionar."

Como funciona a tecnologia da Light Bio: Em cogumelos bioluminescentes, o ácido cafeico é convertido em um composto emissor de luz chamado luciferina através de um processo enzimático. Luciferina então oxida para produzir fótons (luz).

Embora as plantas também contenham ácido cafeico, que elas usam para construir lignina em suas paredes celulares, elas não produzem as enzimas envolvidas no processo metabólico descrito acima. Ao introduzir genes de cogumelos naturalmente bioluminescentes que codificam essas enzimas, a Light Bio pode fazer suas plantas brilharem no escuro.

Em suas petúnias, duas enzimas convertem o ácido cafeico em luciferina, que é então oxidada por uma terceira enzima para produzir luz. Uma quarta enzima converte a molécula oxidada de volta em ácido cafeico para iniciar o ciclo novamente.

"Light Bio está nos aproximando a passos largos do nosso sonho solarpunk de viver na Pandora de Avatar. Esta conquista não é apenas nova e emocionante - mostra como o poder da biologia sintética pode iluminar uma paixão pela natureza e tecnologia." Jason Kelly, cofundador e CEO da Ginkgo Bioworks

A fabricação custa US$ 29 e os clientes começarão a receber plantas em abril. Crédito da imagem: Light Bio

Colaboração com Ginkgo Bioworks: 'Podemos tornar as plantas 10x mais brilhantes'

Nos últimos dois anos, a Light Bio tem trabalhado com o especialista em biologia sintética Ginkgo Bioworks para otimizar o processo para criar plantas que são progressivamente mais brilhantes.

Este trabalho, documentado na Nature Methods, detalha modificações genéticas que aumentam a bioluminescência em uma variedade de plantas em até 100 vezes, explicou Wood.

"Trabalhando com a Ginkgo Bioworks, achamos que podemos fazer plantas com mais cores e pelo menos 10 vezes mais brilhantes, porque as enzimas que temos dos cogumelos luminosos são naturalmente otimizadas para trabalhar dentro de fungos, não plantas, então estamos trabalhando para otimizá-las."

Como o seu jardim brilha?

A Light Bio, que levantou US$ 2 milhões em financiamento semente de patrocinadores, incluindo NFX, está inicialmente adotando uma abordagem direta ao consumidor, mas está construindo relacionamentos com criadores e produtores para levar as plantas a um mercado mais amplo à medida que acumula estoques, diz Wood.

"Todo o gasto e dificuldade foi na criação da planta inicial. Mas agora que o fizemos, as sementes carregam os genes e a sua descendência tem a bioluminescência. E em todos os outros aspectos, as petúnias parecem indistinguíveis das petúnias não modificadas."

Ele acrescentou: "O investidor [Dr. Omri Amirav-Drory] representando a Tech.Bio [agora NFX] foi um dos cofundadores da Glowing Plants [uma startup que desenvolve plantas bioluminescentes usando genes de bactérias], então ele sabia por experiência pessoal que a abordagem de bactérias não funcionaria e estava animado o suficiente com o que trouxemos para a mesa para fazer um grande investimento. Nossas patentes também cobrem aspectos básicos da bioluminescência fúngica e sua aplicação em plantas brilhantes, por isso são muito amplas."

Produtores e criadores com quem a Light Bio conversou "estão animados com isso, mas estamos apenas começando", disse ele. "Então, depende muito de como será esse lançamento inicial. Temos 50 mil plantas e uma lista de espera de 10 mil pessoas, então muitas das plantas já estão reservadas."

Quanto ao apelo do consumidor de recriar uma cena do filme Avatar em sua sala de estar ou quintal, ele disse: "A biotecnologia pode resolver problemas práticos importantes, mas também podemos usar a tecnologia para trazer prazer para a vida das pessoas. E quando você vê as pessoas reagindo a essas plantas, elas simplesmente as amam, é simplesmente mágico e olhar para uma fotografia realmente não a captura."