Consumenten in de Verenigde Staten kan nu pre-orderen een genetisch gemanipuleerde plant voor in huis of tuin die continu gloeit. Voor een basisprijs van 29,00 greenback kunnen inwoners van de 48 aangrenzende staten een petunia krijgen (Petunia hybrida) met bloemen die overdag wit lijken; maar in het donker gloeit de plant vaag groen op. Biotechnologiebedrijf Gentle Bio in Solar Valley, Idaho, zal in april beginnen met het verzenden van een partij van 50.000 vuurvliegpetunia’s.

Onderzoekers gecontacteerd door Natuur lijken er verliefd op te zijn. Dit is een “baanbrekende gebeurtenis” – een plant hebben gemaakt die helder genoeg kan bioluminescentie om met het blote oog te worden gezien en verkocht aan plantenliefhebbers, zegt Diego Orzáez, plantenbioloog aan het Instituut voor Plantenmoleculaire en Cellulaire Biologie in Valencia. Spanje. “Als Europeaan ben ik jaloers dat consumenten in de Verenigde Staten deze planten in handen kunnen krijgen.”

Groeiend en gloeiend

Keith Wooden, CEO en mede-oprichter van Gentle Bio, werkt sinds de jaren tachtig aan bioluminescente planten – die licht uitstralen door chemische reacties in hun cellen. In 1986 rapporteerden hij en zijn collega’s¹ het maken van de eerste dergelijke plant, een soort tabak (Nicotiana tabacum) waarin ze het luciferasegen van vuurvliegjes inbrachten (Photinus pyralis). Destijds was het doel om meer te leren over de basisprincipes van genexpressie, en het hulpmiddel wordt nog steeds gebruikt door plantenbiologen. Onderzoekers kunnen planten zo manipuleren dat wanneer een bepaald gen van interesse wordt geactiveerd, het luciferase-gen dat ook doet, en de plant oplicht.

Omdat dit “leuk was”, zegt Wooden, probeerden startende bedrijven de planten vervolgens voor decoratieve doeleinden te maken. Maar de planten gloeiden slechts zwak en hadden speciaal voedsel nodig om hun lichtgevende chemische reactie te voeden.

De vuurvliegpetunia gloeit helder en heeft geen speciale voeding nodig dankzij een groep genen van de lichtgevende paddenstoel Neonothopanus nambi. De schimmel voedt zijn lichtgevende reactie met het molecuul cafeïnezuur, dat terrestrische planten toevallig ook maken. Door de paddenstoelgenen in de petunia te plaatsen, hebben onderzoekers het voor de plant mogelijk gemaakt om enzymen te produceren die cafeïnezuur kunnen omzetten in het lichtgevende molecuul luciferine en dit vervolgens weer kunnen recyclen tot cafeïnezuur, waardoor duurzame bioluminescentie mogelijk wordt gemaakt.². Wooden was mede-oprichter van Gentle Bio met twee van de onderzoekers achter dit werk, Karen Sarkisyan, een synthetisch bioloog aan het MRC Laboratory of Medical Sciences in Londen, en Ilia Yampolsky, een biomoleculair chemicus aan de Pirogov Russian Nationwide Analysis Medical College in Moskou.

In tegenstelling tot fluorescentie, waarvoor speciale gloeilampen nodig zijn, vindt de bioluminescentie van petunia plaats zonder dat er een bepaald soort licht of speciaal voedsel nodig is. Dat onderscheidt de plant van andere gloeiende wezens op de markt, de GloFish. Deze aquariumdieren, verkrijgbaar in vele soorten en kleuren – inclusief elektrische groene tetras – fluoresceren onder ultraviolet licht.

“Als je de plant heel goed behandelt, voldoende zonlicht krijgt en gezond is, zal hij helderder gloeien”, zegt Sarkisyan. Maar hij wil de verwachtingen van mensen managen: het is niet helder genoeg om je ‘s nachts wakker te houden. Het is een zachte groene gloed die lijkt op het licht van de volle maan.

Genetische manipulatie in een ander licht

De fabriek was goedgekeurd door het Amerikaanse ministerie van Landbouw in september. Sarkisyan zegt dat Gentle Bio voor petunia’s heeft gekozen omdat deze in de Verenigde Staten veel als sierplant worden gebruikt. Het heeft ze ook gekozen om het risico te minimaliseren. Dit sort petunia komt niet oorspronkelijk uit Noord-Amerika en wordt niet als een invasieve soort beschouwd. De kans dat de gemodificeerde genen zich naar inheemse planten verspreiden en ecosystemen verstoren, zou dus minimaal moeten zijn.

Wetenschappers gecontacteerd door Natuur zag geen veiligheidsrisico’s. “Ik kan me geen enkele reden voorstellen waarom dit een probleem zou zijn”, zegt Orzáez.

“De reacties van mensen op genetisch gemodificeerde planten zijn ingewikkeld”, zegt Steven Burgess, plantenbioloog aan de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign. Veel zorgen draaien rond wie de eigenaar is van een technologie en wie er profijt van heeft. Een gloeiende kamerplant verschilt van de kamerplanten die worden gebruikt in de landbouwsector, waar één bedrijf eigenaar is van de zaden, zegt hij.

Burgess vergelijkt de gloeiende petunia met een ander actueel product. De paarse tomaat (Solanum lycopersicum), waarvoor zaden gingen te koop eerder deze maand is in de Verenigde Staten het eerste genetisch gemodificeerde voedingsproduct dat rechtstreeks aan tuinders op de markt wordt gebracht. Onderzoekers hebben genen van een leeuwebekplant ingebracht (Antirrhinum majus) in de tomaat³ om de kleur en het hoge gehalte aan anthocyanen, antioxidanten, te bereiken.

Op de vraag of Gentle Bio zich zorgen maakt over het feit dat plantenliefhebbers stekken van de petunia delen met vrienden, zegt Sarkisyan dat het bedrijf weliswaar patenten voor de technologie bezit, maar niet van plan is agressief tegen het gedrag aan te pakken. “De meest positieve manier om ermee om te gaan is door met nieuwe, betere producten te komen”, zegt hij. Dit jaar deelde het bedrijf⁴ dat het erin is geslaagd de helderheid van de bioluminescentie in zijn planten te vergroten door genen van andere paddenstoelsoorten te integreren en gerichte evolutie te gebruiken om ze beter in de planten te laten functioneren.

Orzáez is enthousiast over het onderzoekspotentieel van de technologie achter de petunia’s. Momenteel ontwikkelt hij planten die het paddestoelluciferasesysteem gebruiken om te communiceren wanneer ze gestrest zijn of besmet zijn met een virus. Hij stelt zich voor dat toekomstige boeren vroegtijdig geïnformeerd kunnen worden over problemen met hun gewassen by way of satellieten of drones die ‘s nachts vliegen.

“Genetische manipulatie kan worden gebruikt voor het welzijn van de mensheid”, zegt Orzáez, waarbij hij erkent dat veel mensen er bang voor zijn. “Het hebben van positieve voorbeelden van genetische manipulatie, iets dat mensen kunnen aanraken en mee naar huis kunnen nemen” – zoals de vuurvliegpetunia – zou mensen kunnen helpen dergelijke wijzigingen in een ander licht te zien, zegt hij.