Aí vêm as petúnias bioluminescentes para iluminar os jardins à noite
A startup “Light Bio” criou uma petúnia bioluminescente usando genes de cogumelos e planeja começar a produzir as plantas na próxima primavera.
Para Karen Sarkisyan, há poucas coisas mais inspiradoras do que um quarto escuro cheio de petúnias brilhantes. Ele quer que mais pessoas experimentem essa magia e prevê um futuro repleto de plantas bioluminescentes, como no filme Avatar de 2009.
“Acho que há uma sensação de excitação intrínseca em relação às coisas que brilham no escuro”, diz Sarkisyan, biólogo sintético do Imperial College London e um dos engenheiros por trás das petúnias. Ele também é cofundador da empresa de biotecnologia Light Bio, com sede em Idaho, que este mês obteve permissão do Departamento de Agricultura dos EUA para vender suas petúnias brilhantes nos Estados Unidos. A empresa planeja começar a produção das plantas no início de 2024.
As plantas geneticamente modificadas produzem uma tonalidade verde neon, graças à adição de DNA de um tipo de cogumelo bioluminescente chamado Neonothopanus nambi. “Estamos usando um sistema natural retirado de um fungo normalmente encontrado em florestas tropicais e transferindo-o para as plantas”, diz Sarkisyan. Durante o dia, N. nambi tem uma cor marrom normal. À noite, brilha em um verde fantasmagórico.
Existem cerca de 1.500 espécies bioluminescentes conhecidas, incluindo bactérias, peixes, águas-vivas, vermes, anfíbios, artrópodes e cogumelos. A bioluminescência é produzida naturalmente quando o oxigênio reage com uma substância chamada luciferina, com a ajuda de uma enzima chamada luciferase, para produzir energia na forma de luz. O processo é mal compreendido na maioria dos organismos, exceto bactérias.
Em 2018, Sarkisyan fez parte de uma equipe internacional de cientistas que identificou as enzimas em N. nambi que lhe permitem emitir luz. Dois anos depois, eles descreveram a inserção dos genes dessas enzimas em plantas de tabaco, que foram usadas porque são fáceis de reproduzir e crescem rapidamente. As plantas resultantes emitiram iluminação verde em suas folhas, caules, raízes e flores.
Sarkisyan fundou a Light Bio com Keith Wood, um químico que em 1986 fazia parte de um grupo de cientistas que criou a primeira planta brilhante geneticamente modificada usando um gene de vaga-lumes. A equipe, da Universidade da Califórnia, em San Diego, publicou sua descoberta na revista Science. Embora o brilho fosse fraco, “era realmente uma novidade naquela época”, diz Wood.
Mas as plantas não conseguiam brilhar sozinhas. Em vez disso, tiveram de ser pulverizados com um produto químico especializado necessário para produzir a bioluminescência – a luciferina dos vaga-lumes.
Décadas mais tarde, investigadores do MIT também produziram plantas com este produto químico, empacotando as enzimas dos pirilampos em pequenos materiais chamados nanopartículas, que são utilizados como sistemas de entrega. Eles suspenderam as partículas numa solução e depois submergiram as plantas nesse líquido. Isso fez as plantas brilharem por algumas horas. Wood diz que a ideia não pegou comercialmente, porque “as pessoas querem plantas que brilhem intensamente, sem quaisquer tratamentos ou requisitos incomuns”.
Em 2010, cientistas da Universidade Stony Brook usaram genes de bactérias marinhas bioluminescentes para produzir uma planta auto-brilhante, mas a luz que produzia era fraca. Aproveitando essa descoberta, o empresário Antony Evans lançou uma campanha no Kickstarter em 2013 para criar “plantas brilhantes sem eletricidade” usando um tipo diferente de bactéria. A todos que doaram foram prometidas sementes para cultivar suas próprias plantas brilhantes. O projeto arrecadou quase meio milhão de dólares no Kickstarter – e despertou preocupações sobre uma potencial libertação em grande escala de plantas geneticamente modificadas que poderiam tornar-se pragas invasoras.
Depois de anos de ajustes, a empresa de Evans, Taxa Biotechnologies, não conseguiu cumprir a sua promessa. Acontece que fazer as plantas brilharem sozinhas foi mais difícil do que parecia inicialmente. Projetar uma planta com novos recursos não é tão simples quanto adicionar novas peças genéticas; essas partes devem realmente integrar-se ao host. Os genes do vaga-lume e das bactérias simplesmente não funcionavam bem nas plantas.
Sarkisyan e Wood acham que resolveram esse problema. Eles dizem que a via de bioluminescência fúngica que descobriram pode ser coordenada com o próprio sistema metabólico da planta para produzir luz. O processo envolve uma molécula chamada ácido caféico, que é abundante nas plantas para formar as paredes celulares. Também está presente em fungos, onde é convertido em luciferina por quatro enzimas diferentes. A planta da Light Bio foi projetada com os genes que produzem essas enzimas.
Eles afirmam que as plantas resultantes brilham mais intensamente do que quaisquer plantas anteriores. As petúnias emitem luz durante todo o ciclo de vida da planta, mas as flores são particularmente luminosas. “A luz permite que você veja quase o núcleo espiritual dessas plantas”, diz Wood.
Embora mais de uma dúzia de alimentos geneticamente modificados estejam disponíveis em todo o mundo, apenas algumas plantas ornamentais chegaram ao mercado, incluindo uma rosa azul e vários tons de cravos roxos.
Nos EUA, o governo analisa os pedidos de empresas que pretendem introduzir novas plantas ou culturas geneticamente modificadas. No caso da petúnia da Light Bio, o USDA determinou que não era provável que esta criasse problemas de pragas ou doenças para a agricultura em comparação com as petúnias cultivadas regularmente e que poderia ser cultivada e reproduzida com segurança fora de um ambiente de laboratório.
Jennifer Kuzma, codiretora do Centro de Engenharia Genética e Sociedade da Universidade Estadual da Carolina do Norte, diz estar preocupada com o fato de a agência não ter conduzido uma avaliação mais formal dos potenciais riscos ambientais e ecológicos da planta. Embora a bioluminescência ocorra naturalmente, as plantas brilhantes podem afetar o comportamento de insetos e animais que não estão acostumados a ela. “Depende de quão amplamente eles são cultivados e se eles se estabelecerão de forma mais selvagem”, diz ela.
No seu pedido ao USDA, a Light Bio abordou esta preocupação, dizendo que as petúnias são normalmente cultivadas nas casas das pessoas, empresas ou jardins botânicos, onde “a iluminação noturna devido à iluminação artificial excede em muito a emissão de luz das petúnias autoluminescentes”.
Wood diz que a Light Bio está aumentando a produção comercial e os clientes agora podem se inscrever para reservar uma planta. Mais de 10 mil pessoas já estão na lista de espera. Wood diz que a empresa planeja inicialmente vender as plantas online em um lançamento limitado na próxima primavera, antes de expandir para viveiros e centros de jardinagem. Wood e Sarkisyan querem fazer mais tipos de plantas ornamentais e estão trabalhando para torná-las ainda mais brilhantes.
Drew Endy, professor associado de bioengenharia na Universidade de Stanford, viu alguns dos primeiros protótipos da empresa e está entusiasmado com o fato de a Light Bio ter reavivado a ideia de plantas bioluminescentes. Ele diz que o número de pessoas que contribuíram para o fracassado projeto Kickstarter há uma década mostra que há interesse do público. “As pessoas desejavam o excêntrico e o sublime e queriam fazer parte de algo”, diz ele.
Os críticos podem se perguntar qual é o sentido de uma planta de casa brilhante. Endy pode imaginar usos utilitários, como substitutos para iluminação artificial severa. (Uma startup em Paris está modificando geneticamente o que é indiscutivelmente uma planta de casa mais funcional, com propriedades superiores de purificação do ar.) Mas ele acha que o fato de as plantas serem simplesmente frescas é uma resposta melhor. “Eles convidam as pessoas a experimentar a biotecnologia a partir de uma posição de admiração”, diz ele.
Se a empresa tiver sucesso em trazer seu produto ao mercado, Endy antecipa uma discussão social maior sobre esse tipo de biotecnologia: “Como será quando seu vizinho tiver petúnias brilhantes em seu jardim, ou quando os alunos do jardim de infância estiverem regando suas petúnias bioluminescentes?”
