หากคุณเคยจินตนาการถึงการเดินผ่านสวนที่ชวนให้นึกถึงป่าดงดิบ รูปโพรไฟล์เต็มไปด้วยดอกไม้ที่เรืองแสงอ่อนๆ ในความมืด คุณกำลังเข้าใกล้ความเป็นจริงมากกว่าที่คิด วันนี้ ด้วยเทคโนโลยีชีววิทยาเชิงสังเคราะห์และวิศวกรรมพันธุกรรม มีพืชบางชนิดที่สามารถผลิตแสงสว่างได้เองโดยไม่ต้องเสียบปลั๊ก แบตเตอรี่ หรือสีเรืองแสง.
สิ่งที่ฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์เมื่อไม่กี่ทศวรรษก่อน ปัจจุบันกลายเป็นสินค้าเชิงพาณิชย์แล้ว: ต้นเพทูเนียเรืองแสงที่จำหน่ายในสหรัฐอเมริกา ซึ่งจะเปล่งแสงสีเขียวอย่างต่อเนื่องตลอดอายุขัยเบื้องหลังความสำเร็จนี้คือเรื่องราวที่น่าสนใจซึ่งผสมผสานระหว่างเห็ดเรืองแสงในป่า การทดลองในศตวรรษที่ 19 การแข่งขันทางวิทยาศาสตร์ระหว่างห้องปฏิบัติการในประเทศต่างๆ และการถกเถียงทางสังคมที่กำลังเพิ่มมากขึ้นเกี่ยวกับขอบเขตที่เราควรดำเนินการดัดแปลงสิ่งมีชีวิต "เพียงเพราะมันดูสวยงาม"
ปรากฏการณ์เรืองแสงทางชีวภาพคืออะไรกันแน่?
กล่าวโดยง่าย การเรืองแสงทางชีวภาพก็คือ... ความสามารถของสิ่งมีชีวิตบางชนิดในการผลิตแสงผ่านปฏิกิริยาเคมีภายในร่างกายเราไม่ได้พูดถึงสติกเกอร์ที่เรืองแสงเพราะชาร์จพลังงานจากแสง หรือหลอดไฟ แต่เป็นแสงที่เกิดจากกระบวนการทางชีววิทยาของสิ่งมีชีวิตเอง
ปฏิกิริยานี้เกี่ยวข้องกับโมเลกุล "เชื้อเพลิง" ที่เรียกว่า เสมอ ลูซิเฟอริน และเอนไซม์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ลูซิเฟอเรสลูซิเฟอเรสช่วยให้ปฏิกิริยาของลูซิเฟอรินกับออกซิเจนเกิดขึ้น ก่อให้เกิดสารประกอบที่มีพลังงานสูงมาก ซึ่งเมื่อคลายตัวแล้วจะปล่อยโฟตอนออกมา: แสงวาบเล็กๆ นั้นที่เรามองเห็นเป็นแสงเรืองๆ.
กลไกนี้ ซึ่งมีรูปแบบที่แตกต่างกันไป ปรากฏอยู่ในสิ่งมีชีวิตหลายกลุ่ม: แบคทีเรีย ปลา แมงกะพรุน หนอน สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ สัตว์ขาปล้อง เช่น หิ่งห้อย และเชื้อราปัจจุบันมีการค้นพบสิ่งมีชีวิตเรืองแสงประมาณ 1.500 ชนิด ส่วนใหญ่เป็นสิ่งมีชีวิตในทะเล ซึ่งทำให้มหาสมุทรในยามค่ำคืนกลายเป็นปรากฏการณ์เรืองแสงที่น่าตื่นตาตื่นใจ
หน้าที่ของแสงนี้ไม่เหมือนกันเสมอไป ในบางชนิดมันมีหน้าที่เพื่อ... ดึงดูดคู่ครองเช่นเดียวกับหิ่งห้อย ในกรณีอื่นๆ มันถูกใช้เพื่อ เพื่อล่าหรือดึงดูดเหยื่อบางองค์กรใช้มันในฐานะ ฝ่ายจำเลย...ปล่อยสารคัดหลั่งสีสดใสที่ทำให้ผู้ล่าสับสน และมีสมมติฐานที่น่าสนใจมากอย่างหนึ่งคือ เป็นไปได้ว่าในหลายสายพันธุ์ ปรากฏการณ์เรืองแสงทางชีวภาพเกิดขึ้นครั้งแรกในฐานะวิธีการหนึ่งในการทำให้สารออกซิเจนที่ว่องไวเป็นกลางโดยเริ่มแรกจะทำหน้าที่เป็นระบบต้านอนุมูลอิสระมากกว่าเป็นโคมไฟธรรมชาติ
นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าความสามารถนี้ได้วิวัฒนาการขึ้นอย่างอิสระหลายสิบครั้งตลอดประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต ในแต่ละกลุ่ม “กลไก” ทางเคมีจะคล้ายกัน แต่รายละเอียดของลูซิเฟอรินและลูซิเฟอเรสจะแตกต่างกันซึ่งทำให้การคัดลอกระบบและนำไปใช้งานในองค์กรอื่นทำได้ยากขึ้นมาก
เห็ดเรืองแสงและความลึกลับของแสงของมัน
เชื้อราเรืองแสงได้รับความสนใจมาตั้งแต่สมัยโบราณ อริสโตเติลได้บรรยายถึงเชื้อราที่ "ลุกไหม้" และเรืองแสง และพลินีผู้เฒ่าก็ได้กล่าวถึงเรื่องนี้เช่นกัน แสงที่เปล่งออกมาจากเชื้อราที่เจริญเติบโตบนเนื้อไม้แต่เป็นเวลานานหลายศตวรรษที่ไม่มีใครรู้แน่ชัดว่าโมเลกุลใดบ้างที่เกี่ยวข้องกับการเรืองแสงของเชื้อรานั้น
ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 19 ราฟาเอล ดูบัวส์ นักสรีรวิทยาชาวฝรั่งเศส ได้ทำการทดลองที่สำคัญกับด้วงเรืองแสงในสกุลหนึ่ง ไพโรฟอรัสเขานำส่วนที่เป็นประกายไปแช่ในน้ำเย็นและเห็นว่ามันเรืองแสงอยู่ครู่หนึ่งแล้วก็ดับไป เขาทำซ้ำเช่นเดียวกันกับน้ำเดือดและไม่เห็นแสงใดๆ อย่างไรก็ตาม เมื่อเขานำสารสกัดร้อนมาผสมกับสารสกัดเย็น... ส่วนผสมนั้นลุกไหม้ขึ้นอีกครั้งจากนั้น เขาจึงสรุปได้ว่ามีส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อน (เอนไซม์ ซึ่งในอนาคตจะกลายเป็นลูซิเฟอเรส) และอีกส่วนประกอบหนึ่งที่ทนต่อการเดือด (เชื้อเพลิง ลูซิเฟอริน) หลายทศวรรษต่อมา วิธีการนี้ถูกนำไปใช้ซ้ำกับเชื้อรา แม้ว่าชิ้นส่วนปริศนาจะยังไม่สมบูรณ์ก็ตาม
ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันว่ามีอยู่ประมาณ เชื้อราเรืองแสง 130 ชนิดเห็ดหลายชนิดใช้เวลาส่วนสำคัญของชีวิตอยู่ในรูปของไมซีเลียม ซึ่งเป็นเครือข่ายเส้นใยที่แพร่กระจายไปตามเนื้อไม้ที่ผุพัง และไมซีเลียมนี้เองที่เปล่งแสงออกมา มักซ่อนอยู่ภายในลำต้น บางชนิดยังแสดงลักษณะเห็ดเรืองแสง เปลี่ยนป่าให้กลายเป็นฉากที่ราวกับเหนือธรรมชาติในยามค่ำคืน
เดนนิส เดสจาร์ดิน นักวิทยาเห็ดราแห่งมหาวิทยาลัยรัฐซานฟรานซิสโก ได้บรรยายลักษณะของเห็ดเรืองแสงหลายชนิด ตั้งแต่ปี 2005 เป็นต้นมา เขาได้ร่วมงานกับนักเคมี คาสเซียส สเตวานี ในประเทศบราซิล เพื่อปรับปรุงการทดลอง "ร้อน/เย็น" ในแบบของดูบัวส์ให้ดียิ่งขึ้น การผสมสารสกัดจากเชื้อราต่างชนิดกันผลการวิจัยของพวกเขาระบุว่าพวกมันใช้เชื้อเพลิงและตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดเดียวกัน ซึ่งชี้ให้เห็นถึงต้นกำเนิดวิวัฒนาการเดียวของการเรืองแสงทางชีวภาพในสายพันธุ์นี้
ในเวลาเดียวกันนั้น ในรัสเซีย นักชีวเคมีคนหนึ่งก็ปรากฏตัวขึ้น อิเลีย ยัมโพลสกี และกลุ่มของเขาก็กำลังตามหาสารเคมีปริศนาตัวเดียวกัน สเตวานีซึ่งศึกษาเรื่องนี้มานานถึงสิบห้าปี ได้รู้ว่าชาวรัสเซียสามารถระบุสารลูซิเฟอรินจากเชื้อราได้แล้ว และแน่นอนว่าเขารู้สึกผิดหวังมาก ตั้งแต่ปี 2017 เป็นต้นมา ทั้งสองทีมจึงได้ร่วมมือกัน พวกเขาร่วมกันกำหนดระบบการเรืองแสงทางชีวภาพของเชื้อราได้อย่างสมบูรณ์ และพวกเขาได้ตีพิมพ์รายละเอียดลงในนิตยสาร PNAS ในปี 2018 ตัวเร่งปฏิกิริยาจากเชื้อราได้รับการตั้งชื่อที่ตรงไปตรงมาและมีความหมายเชิงสัญลักษณ์ว่า "แสง"
ผลการค้นพบที่สำคัญ: จากกรดคาเฟอิกสู่แสงสว่างที่มีชีวิตชีวา
สิ่งที่ขาดหายไปในปริศนานี้กลับน่าขันอย่างยิ่ง: เชื้อเพลิงจากเชื้อรานั้นเกิดจากโมเลกุลที่เรียกว่า ฮิสปิดินซึ่งผลิตขึ้นจากสารประกอบที่พบได้ทั่วไปชนิดหนึ่ง นั่นก็คือ กรดคาเฟอิกสารต้านอนุมูลอิสระนี้พบได้ไม่เพียงแต่ในเชื้อราเท่านั้น แต่ยังพบในพืชหลายชนิดด้วย ดังที่สเตวานีกล่าวอย่างขบขันว่า เขาใช้เวลาหลายปีในการค้นหาสารนี้ ในขณะที่เห็นมันทุกวันผ่านทางหน้าต่างในพืชทุกต้นในบริเวณนั้น
วงจรของเชื้อราทำงานเป็นวงจรที่ซับซ้อน กรดคาเฟอิกถูกเปลี่ยนเป็นฮิสปิดิน จากนั้นเปลี่ยนเป็นลูซิเฟอรินของเชื้อรา สารนี้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยการปล่อยโฟตอน และผลิตภัณฑ์ที่ได้จะถูกนำกลับไปใช้ใหม่เป็นกรดคาเฟอิกวงจรปิดที่ใช้ประโยชน์จากโมเลกุลหลักในกระบวนการเผาผลาญของทั้งเชื้อราและพืช
ในพืช กรดคาเฟอิกเป็นส่วนประกอบโครงสร้างพื้นฐาน โดยมีส่วนร่วมในการสร้าง... ลิกนินซึ่งช่วยเสริมความแข็งแรงของผนังเซลล์และมีส่วนช่วยในการสร้างชีวมวลลิกโนเซลลูโลสจำนวนมหาศาลของโลก นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์เม็ดสี น้ำหอม และสารต้านอนุมูลอิสระ แม้ชื่อจะชวนให้เข้าใจผิดก็ตาม มันไม่เกี่ยวข้องกับคาเฟอีนเลย.
ด้วยการเชื่อมโยงการสร้างแสงเข้ากับโมเลกุลสากลนี้ นักวิจัยจึงได้ค้นพบสิ่งที่ทรงพลังอย่างหนึ่ง: ความแวววาวนั้นอาจเป็นตัวบ่งชี้ถึงสภาวะการเผาผลาญของพืชได้อันที่จริง พวกเขาพบว่าบริเวณที่อ่อนกว่าจะส่องประกายเจิดจ้ากว่า ดอกไม้จะเรืองแสงเป็นพิเศษ และเกิดเป็นคลื่นหรือแสงริบหรี่ที่สะท้อนถึงกระบวนการภายในที่โดยปกติแล้วจะไม่มีใครสังเกตเห็น
การทดลองที่น่าสนใจอย่างหนึ่งคือ การนำเปลือกกล้วยสุกซึ่งปล่อยก๊าซเอทิลีนไปวางไว้ใกล้กับพืชเรืองแสงเหล่านี้ แสงสว่างเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดแสดงให้เห็นว่าการเรืองแสงทางชีวภาพสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางสายตาของการตอบสนองต่อสัญญาณจากสิ่งแวดล้อมหรือความเครียดได้
ตั้งแต่เชื้อราไปจนถึงพืชที่เรืองแสงได้เอง
เมื่อเข้าใจกลไกในเชื้อราแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือส่วนที่ละเอียดอ่อนที่สุด: เพื่อถ่ายทอดระบบทั้งหมดนั้นไปยังพืชโดยไม่รบกวนกระบวนการเผาผลาญของพืช หรือทำให้พืช "พิการ" จนไม่สามารถผลิตแสงได้นี่คือจุดที่ชีววิทยาเชิงสังเคราะห์และความอดทนอย่างมากเข้ามามีบทบาท
นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย คาเรน ซาร์กิสยานผู้เชี่ยวชาญด้านชีววิทยาเชิงสังเคราะห์ ซึ่งปัจจุบันทำงานอยู่ที่อิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน เป็นผู้นำในการระบุยีนที่จำเป็นในเชื้อราเรืองแสง นีโอโนโทพานัส นัมบิทีมของเขาได้คัดเลือกยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์ทั้งสี่ชนิดที่เกี่ยวข้องกับวัฏจักรแสง และบรรจุยีนเหล่านั้นเพื่อนำเข้าสู่พืช
พืชทดลองแรกคือต้นยาสูบ ซึ่งเป็นพืชคลาสสิกในด้านเทคโนโลยีชีวภาพพืช เนื่องจาก พวกมันเติบโตเร็ว ปรับแต่งพันธุกรรมได้ง่าย และทนต่อ "การทดลอง" ได้ดีผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าทึ่งมาก: ใบ ลำต้น ราก ตา และดอกไม้ต่างเปล่งแสงสีเขียว ซึ่งสามารถบันทึกภาพได้ด้วยกล้องธรรมดาหรือแม้แต่โทรศัพท์มือถือ โดยไม่จำเป็นต้องใช้กล้องวิทยาศาสตร์ที่มีความไวสูง
ความสำเร็จนี้มีพื้นฐานมาจากสิ่งที่ซาร์กิสยานมักสรุปไว้ดังนี้: พืชและเชื้อรา “ใช้ภาษาชีวเคมีที่คล้ายคลึงกัน”กรดคาเฟอิกเป็นสารที่พบได้ทั่วไปในทั้งสองชนิด ทำให้การ "ถ่ายทอด" วิถีการเผาผลาญจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปยังอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่งทำได้ค่อนข้างง่าย โดยมีเงื่อนไขว่าการแสดงออกของยีนจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อไม่ให้เกิดความไม่เสถียรในสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน
ด้วยการปรับแต่งเพิ่มเติมเล็กน้อย ทีมงานสามารถขยายความสำเร็จนี้ไปใช้กับสัตว์สายพันธุ์อื่นได้: ดอกเบญจมาศ ต้นป็อปลาร์ พืชต้นแบบ Arabidopsisดอกเพริวิงเคิล ดอกกุหลาบ และแน่นอนว่า ดอกเพทูเนียสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ทั้งหมดสามารถผนวกระบบของเชื้อราเข้ากับจีโนมของตนได้อย่างเสถียร และเจริญเติบโตได้ดีตลอดวงจรชีวิตโดยไม่จำเป็นต้องเติมสารเคมีจากภายนอก
ความพยายามก่อนหน้านี้: หิ่งห้อย แบคทีเรีย และโครงการที่ล้มเหลว
แนวคิดเรื่องการสร้างพืชเรืองแสงไม่ได้มาจากเชื้อราแต่อย่างใด ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษ 1980 นักเคมีคนหนึ่งได้คิดค้นสิ่งนี้ขึ้นมา คี ธ วู้ด เขาเป็นส่วนหนึ่งของทีมที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก ที่สร้าง... พืชเรืองแสงชนิดแรกที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรม โดยใช้ยีนจากหิ่งห้อยพวกเขาได้ตีพิมพ์การค้นพบนี้ใน วิทยาศาสตร์ และถึงแม้ว่าความยอดเยี่ยมของมันจะค่อนข้างน้อย แต่ในยุคนั้นมันถือเป็นสิ่งใหม่ที่ก้าวล้ำอย่างแท้จริง
ปัญหาคือว่า พืชเหล่านั้นไม่ได้เปล่งประกายด้วยตัวของมันเองจำเป็นต้องใช้สารลูซิเฟอรินจากหิ่งห้อยทาจากภายนอก ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีราคาค่อนข้างสูงและไม่สะดวกต่อการใช้ในครัวเรือน หากปราศจากการ "ป้อน" สารประกอบนี้ ระบบจะไม่สามารถผลิตแสงที่มองเห็นได้
หลายทศวรรษต่อมา นักวิจัยจาก MIT ได้ลองใช้วิธีการที่แตกต่างออกไป: การห่อหุ้มเอนไซม์หิ่งห้อยไว้ในอนุภาคนาโน สารเหล่านี้ถูกนำเข้าสู่เนื้อเยื่อของพืชโดยการแช่ในสารละลายพิเศษ วิธีนี้ทำให้พืชสามารถเปล่งแสงได้เป็นเวลาสองสามชั่วโมง แต่ก็ยังเป็นเพียงชั่วคราวและขึ้นอยู่กับการบำบัดจากภายนอก ซึ่งห่างไกลจากสิ่งที่ประชาชนทั่วไปต้องการ
ในขณะเดียวกัน ในปี 2010 ทีมจากมหาวิทยาลัยสโตนีบรูกได้ใช้ยีนจาก แบคทีเรียทะเลเรืองแสง เพื่อสร้างพืชที่เรืองแสงได้เอง แต่ความเข้มของแสงนั้นต่ำมาก ถึงกระนั้น มันก็เป็นรากฐานของโครงการที่จะกลายเป็นที่โด่งดังในเวลาต่อมา: แคมเปญ Kickstarter ของ Antony Evans ในปี 2013ซึ่งสัญญาว่าจะสร้าง “พืชอัจฉริยะโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า”
โครงการนี้ได้รับการพัฒนาโดยบริษัท Taxa Biotechnologies ระดมทุนได้เกือบครึ่งล้านดอลลาร์ โดยการมอบเมล็ดพันธุ์พืชเรืองแสงให้แก่ผู้สนใจเข้าร่วมกิจกรรม นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับการปล่อยพืชดัดแปลงพันธุกรรมจำนวนมากโดยปราศจากการควบคุมด้านสิ่งแวดล้อมที่ชัดเจน หลังจากทำงานมาหลายปี ทีมงานก็ไม่บรรลุเป้าหมาย: การนำยีนจากหิ่งห้อยและแบคทีเรียมาใช้ พวกมันไม่ได้ผสานรวมเข้ากับกระบวนการเผาผลาญของพืชอย่างมีประสิทธิภาพและพืชเหล่านั้นแทบจะไม่เปล่งแสงเลย
ทั้งหมดนี้ได้สอนบทเรียนสำคัญอย่างหนึ่ง: การออกแบบพืชที่มีลักษณะใหม่ไม่ใช่แค่การ "คัดลอกและวาง" ยีนเท่านั้นมันเหมือนกับการพยายามเอาชิ้นส่วนของนาฬิกาเรือนหนึ่งไปใส่ในอีกเรือนหนึ่ง ถ้ามันไม่เข้ากับกลไกโดยรวม นาฬิกาก็จะหยุดทำงาน หรืออย่างดีที่สุดก็คือไม่บอกเวลา แต่การใช้เชื้อรานั้นเชื่อมต่อโดยตรงกับกรดคาเฟอิก ซึ่งเป็นโมเลกุลที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในพืช และนั่นคือสิ่งที่สร้างความแตกต่างอย่างมาก
Light Bio ถือกำเนิดขึ้น และดอกเพทูเนียที่เปล่งประกายก็ออกสู่ตลาดแล้ว
เมื่อระบบเชื้อราได้รับการพัฒนาและทดสอบในหลายสายพันธุ์แล้ว ขั้นตอนต่อไปจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้: นำพืชเรืองแสงสู่ตลาดผู้บริโภคด้วยเหตุนี้ คีธ วูด จึงร่วมก่อตั้งบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพขึ้น ไลท์ไบโอ ร่วมกับ Karen Sarkisyan และ Ilia Yampolinsky โดยผสานความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมพันธุกรรมพืช การเรืองแสงทางชีวภาพ และการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์
ผลงานชิ้นแรกที่พร้อมวางจำหน่ายแก่สาธารณชนคือ... เพทูเนีย (พิทูเนียลูกผสม) ไบโอเรืองแสงในร่มมีชื่อเล่นว่า “หิ่งห้อย” ในเวลากลางวัน ดอกของมันดูเหมือนดอกเพทูเนียสีขาวธรรมดา แต่ในที่มืด ดอกจะเปล่งแสงสีเขียวอ่อนๆ คล้ายกับหิ่งห้อย แสงสว่างในคืนพระจันทร์เต็มดวงดังที่ซาร์กิสยานเองได้อธิบายไว้ มันไม่ได้ส่องสว่างเหมือนโคมไฟ แต่ก็มองเห็นได้ชัดเจนด้วยตาเปล่าหลังจากที่ดวงตาปรับเข้ากับความมืดแล้ว
ในเดือนกันยายน พ.ศ. ๒๕๖๗ กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA)โดยผ่านทางหน่วยงานตรวจสอบสุขภาพสัตว์และพืช (APHIS) ได้ทำการตรวจสอบด้านกฎระเบียบของต้นเพทูเนียนี้ และสรุปว่า มันไม่ได้ก่อให้เกิดความเสี่ยงที่สำคัญต่อสิ่งแวดล้อมพวกเขาพิจารณาว่ามันไม่ใช่ชนิดพันธุ์รุกราน ไม่คาดว่าจะเข้ามาแทนที่พืชพื้นเมือง และโอกาสที่ยีนจะแพร่กระจายไปยังพืชป่าที่เกี่ยวข้องนั้นต่ำมาก
ด้วยการอนุมัติจากหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง Light Bio ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ล็อตแรกเพื่อจำหน่ายในปี 2024: บางส่วน ต้นไม้จำนวน 50.000 ต้นถูกกระจายไปทั่วสหรัฐอเมริกามีราคาอยู่ที่ประมาณ 29 ดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณ 541 เปโซ หรือต่ำกว่า 30 ยูโรเล็กน้อย) ความต้องการสูงมากจนมีผู้ลงทะเบียนรอคิวมากกว่า 10.000 คน ที่สนใจอยากได้สำเนาเรืองแสงของตัวเอง
การตอบรับในแวดวงวิทยาศาสตร์นั้นมีทั้งความสนใจและความอิจฉาปะปนกันไป นักชีววิทยาพืช ดิเอโก้ ออร์ซาเอซจากสถาบันชีววิทยาโมเลกุลและเซลล์พืชแห่งวาเลนเซีย ได้อธิบายความสำเร็จครั้งสำคัญนี้ว่าเป็น “เหตุการณ์ปฏิวัติ”เป็นครั้งแรกที่มีการสร้างพืชที่มีแสงสว่างเพียงพอให้ทุกคนสามารถเพลิดเพลินได้ในห้องนั่งเล่นโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษใดๆ เขาเองยอมรับว่า ในฐานะคนที่มาจากยุโรป เขารู้สึกอิจฉาเล็กน้อยที่เห็นว่าผู้บริโภคชาวอเมริกันสามารถซื้อพืชชนิดนี้ได้แล้ว ในขณะที่กฎระเบียบในบ้านเรานั้นเข้มงวดกว่ามาก
กลไกการทำงานของดอกเพทูเนียเรืองแสงจากภายใน
หัวใจสำคัญของเพทูเนียพันธุ์ Light Bio คือ... มันมีพันธุกรรมของเชื้อราแทรกอยู่ในจีโนมของมัน นีโอโนโทพานัส นัมบิ จำเป็นต่อการทำให้วัฏจักรของกรดคาเฟอิกสมบูรณ์พืชชนิดนี้สร้างเอนไซม์ที่เปลี่ยนสารประกอบนี้ให้เป็นลูซิเฟอรินจากเชื้อรา สร้างแสงโดยการออกซิไดซ์ และนำผลิตภัณฑ์ที่ได้กลับมาใช้ใหม่เป็นกรดคาเฟอิก กระบวนการทั้งหมดนี้เกิดขึ้นตลอด 24 ชั่วโมงในขณะที่พืชยังมีชีวิตอยู่
แตกต่างจากสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่ได้รับการดัดแปลงให้เรืองแสง ดอกเพทูเนียไม่ต้องการสารเสริมพิเศษใดๆ: ไม่จำเป็นต้อง "ป้อน" สารหายากหรือฉายแสงอัลตราไวโอเลตให้มัน หรือใช้หนึ่ง โคมไฟปลูกต้นไม้มันต้องการเพียงแสงแดดสำหรับการสังเคราะห์แสง พร้อมกับการรดน้ำและการดูแลตามปกติ ยิ่งต้นไม้แข็งแรงและสมบูรณ์มากเท่าไหร่ แสงที่เปล่งออกมาก็จะยิ่งสว่างมากขึ้นเท่านั้น แต่ต้องอยู่ในระดับแสงอ่อนๆ ที่ไม่รบกวนการนอนหลับ
ตัวแทนของ Light Bio ยืนยันว่าพืชไม่แสดงอาการเครียดหรือปัญหาสุขภาพใดๆ ที่เกิดจากระบบแสงสว่าง การทดลองกับยาสูบและพืชชนิดอื่นๆ แสดงให้เห็นว่า การผลิตแสงไม่ได้ "แย่งชิง" ทรัพยากรอย่างร้ายแรงกล่าวอีกนัยหนึ่ง พืชเหล่านี้ไม่ได้ถูกกำหนดให้มีชีวิตที่ไม่สมบูรณ์เพียงเพราะความต้องการที่จะทำให้พวกมันดูโดดเด่น
นอกจากนี้ บริษัทได้ตัดสินใจที่จะไม่จำกัดการขยายพันธุ์ดอกเพทูเนียของลูกค้า แม้ว่าพวกเขาจะมีสิทธิบัตรในเทคโนโลยีนี้ แต่พวกเขาก็ไม่มีแผนที่จะห้ามไม่ให้ผู้คนพยายามนำกิ่งหรือเมล็ดไปเพาะเลี้ยงกลยุทธ์ของพวกเขาคือการพัฒนาพันธุ์ใหม่ที่โดดเด่นยิ่งกว่าเดิมและการใช้งานเพิ่มเติม แทนที่จะขัดขวางวงจรชีวิตตามธรรมชาติของพืช
การประยุกต์ใช้และประโยชน์ในทางปฏิบัติในด้านการเกษตร
แม้ว่าจากภายนอกแล้ว การใช้งานหลักของมันจะเป็นเพียงเพื่อการตกแต่งเท่านั้น —การมีกระถางดอกไม้เรืองแสงวางอยู่บนโต๊ะข้างเตียง หรือบนระเบียง— พืชเรืองแสงมีศักยภาพมหาศาลในฐานะเครื่องมือวิจัยทางการเกษตร.
เนื่องจากแสงมีความเชื่อมโยงโดยตรงกับโมเลกุลที่สำคัญอย่างกรดคาเฟอิก แสงจึงสามารถทำหน้าที่ได้ดังนี้ ตัวบ่งชี้สภาวะทางสรีรวิทยาของพืชในทางปฏิบัติ สามารถออกแบบพันธุ์พืชให้ความสว่างเพิ่มขึ้นหรือเปลี่ยนสีได้เมื่อพืชขาดน้ำ ถูกโจมตีโดยเชื้อโรค ได้รับความเครียดจากดินเค็ม หรือได้รับความเสียหายจากความหนาวเย็น เป็นต้น
มีการดำเนินการในลักษณะเดียวกันนี้มาแล้วในบริบทอื่นๆ เช่น ในการทดลองในห้องปฏิบัติการ ยีนเรืองแสงมีความเชื่อมโยงกับยีนที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อจุลินทรีย์ด้วยวิธีนี้ บริเวณของพืชที่กระตุ้นระบบป้องกันตัวเองจะเริ่มเรืองแสง ทำให้มองเห็นได้อย่างชัดเจนว่าเนื้อเยื่อส่วนใดกำลังตอบสนองต่อการติดเชื้อ
หากนำแนวคิดนี้ไปประยุกต์ใช้กับการเกษตร เราก็จะมีพืชผลที่ "แสดงอาการ" โดยการเรืองแสงขึ้นก่อนที่เกษตรกรจะเห็นอาการใดๆ อย่างชัดเจน ซึ่งจะช่วยอำนวยความสะดวกในการเพาะปลูก การใช้สารฆ่าเชื้อรา ปุ๋ย หรือระบบชลประทานอย่างแม่นยำยิ่งขึ้นการลดต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เป็นหนึ่งในแนวทางปฏิบัติที่ผู้เชี่ยวชาญมองว่ามีอนาคตที่สดใสที่สุด หากได้รับการสนับสนุนจากกฎหมาย
เทคโนโลยีการเรืองแสงทางชีวภาพของเชื้อราเองก็กำลังได้รับการศึกษาในฐานะระบบหนึ่งเช่นกัน การทำเครื่องหมายในสาขาชีวการแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพเนื่องจากมันสามารถสร้างแสงได้เองอย่างต่อเนื่องและผสานเข้ากับกระบวนการเผาผลาญได้อย่างดี โดยไม่จำเป็นต้องฉีดสารลูซิเฟอรินจากภายนอกเหมือนที่เกิดขึ้นในหิ่งห้อย
กฎระเบียบ ความเสี่ยง และมุมมองจากยุโรป
การปรากฏตัวของเพทูเนียเรืองแสงในตลาดสหรัฐฯ ได้จุดประกายการถกเถียงที่ยืดเยื้อมานานเกี่ยวกับเรื่องนี้อีกครั้ง สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (GMOs)ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งการเกษตรเชิงอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้พืชดัดแปลงพันธุกรรมมานานหลายทศวรรษ สภาพแวดล้อมด้านกฎระเบียบจึงค่อนข้างยืดหยุ่นสำหรับผลิตภัณฑ์ไม้ประดับประเภทนี้
แต่ในยุโรป สถานการณ์กลับแตกต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง สหภาพยุโรป มีกรอบกฎหมายที่ละเอียดมากเพื่อควบคุมการเพาะปลูกและการตลาดของ พืชดัดแปลงพันธุกรรมพันธุ์พืชใหม่ทุกชนิดต้องผ่านการประเมินความเสี่ยงอย่างครอบคลุมต่อสุขภาพของมนุษย์และสัตว์ รวมถึงสิ่งแวดล้อม โดยเน้นเป็นพิเศษถึงศักยภาพในการรุกราน ทำลายพันธุ์พืชพื้นเมือง หรือก่อให้เกิดปัญหาทางนิเวศวิทยาใหม่ๆ
นอกจากนี้ ในทวีปยุโรปยังมีข้อกังวลมากมายเกี่ยวกับ... ความมั่นคงทางอาหาร ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาแม้ว่าเทคโนโลยีการแก้ไขยีน ซึ่งรวมถึงเครื่องมืออย่าง CRISPR จะเปิดโอกาสมากมายสำหรับการผลิตพืชผลที่ทนทาน มีคุณค่าทางโภชนาการ หรือยั่งยืนมากขึ้น แต่ความคิดเห็นของประชาชนยังคงไม่ไว้วางใจสิ่งใดก็ตามที่ฟังดูเหมือน "ดัดแปลงพันธุกรรม"
ในกรณีเฉพาะของต้นเพทูเนียเรืองแสง นักวิทยาศาสตร์ยืนยันว่า ไม่ใช่ชนิดพันธุ์ต่างถิ่นรุกราน ไม่ใช่พืชพื้นเมืองของทวีปอเมริกาเหนือ และไม่ถือว่าเป็นภัยคุกคามต่อระบบนิเวศดอกเพทูเนียประดับที่พบเห็นได้ทั่วไปในกระถางดอกไม้และปั๊มน้ำมันทั่วโลกนั้น เป็นลูกผสมที่เกิดจากการผสมข้ามสายพันธุ์ เช่น เพทูเนีย แอ็กซิลลาริสและพวกมันก็ไม่ได้แสดงพฤติกรรมเหมือนวัชพืชที่รุกราน
อย่างไรก็ตาม ยังคงมีความระมัดระวังอยู่บ้าง: ก่อนที่จะอนุญาตให้มีสิ่งเช่นนี้ในยุโรป ไม่เพียงแต่จะต้องประเมินความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมอย่างรอบคอบเท่านั้น แต่ยังต้องพิจารณาถึงปัจจัยอื่นๆ ด้วย การทำการตลาดสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อความสวยงามเพียงอย่างเดียว ส่งข้อความอะไรถึงสาธารณชน?บางคนโต้แย้งว่า การมองข้ามความสำคัญของการดัดแปลงพันธุกรรมอาจขัดขวางการอภิปรายอย่างจริงจังเกี่ยวกับประโยชน์ที่จำเป็นอย่างแท้จริง เช่น การปรับปรุงพืชผลทางการเกษตร หรือการต่อสู้กับศัตรูพืช
พืชเรืองแสงรวบรวมทุกสิ่งที่สำคัญในด้านเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ไว้ในกระถางเดียว: การผสมผสานระหว่างความรู้สึกทึ่งในธรรมชาติอย่างแท้จริง ความสามารถของมนุษย์ในการเขียนรหัสแห่งชีวิตใหม่ และความรับผิดชอบในการตัดสินใจว่าเราต้องการให้ยีนที่ได้รับการตั้งโปรแกรมใหม่เหล่านั้นบอกเล่าเรื่องราวอะไร.
ระหว่างแสงสลัวๆ ของดอกเพทูเนียบนโต๊ะข้างเตียง กับความเป็นไปได้ของต้นไม้ที่ส่องสว่างไปตามท้องถนน หรือพืชผลที่ส่งสัญญาณเตือนถึงปัญหาด้วยการเรืองแสง อนาคตของพืชเรืองแสงที่ถูกสร้างขึ้นดูเหมือนจะเพิ่งเริ่มต้นขึ้นเท่านั้น
