Petúnias geneticamente modificadas que brilham no escuro já estão disponíveis para venda nos EUA

Figura 1. Bioluminescência de uma petúnia vaga-lume em um ambiente escuro.

Pessoas nos EUA podem agora encomendar uma petúnia (Petunia hybrida) geneticamente modificada que emite um brilho suave e contínuo, via bioluminescência. Chamada de Petúnia Vaga-Lume (Firefly Petunia) As flores são brancas durante o dia, mas, à noite, a planta produz um notável e visível brilho verde, similar ao brilho lunar. Com um custo de US$29,90, a planta geneticamente modificada foi desenvolvimento pela empresa de biotecnologia Light Bio, em Sun Valley, Idaho. Serão 50 mil petúnias bioluminescentes disponíveis para entrega em abril deste ano.

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O desenvolvimento das petúnias bioluminescentes foi baseado em pesquisas iniciadas na década de 1980, com destaque para a primeira planta do tipo criada em 1986: uma variação de tabaco (Nicotiana tabacum) na qual pesquisadores inseriram o gene luciferase de vaga-lumes da espécie Photinus pyralis (Fig.2). Nessa época, o objetivo era aprender conhecimentos básicos sobre expressão genética (ativação e desativação de genes), mas empresas interessadas em plantas bioluminescentes com fins de ornamentação começaram também a explorar esse campo. Porém, as primeiras plantas bioluminescentes produzidas para propósitos decorativos emitiam apenas um fraco brilho e precisavam de nutrientes especiais para alimentar a reação química responsável pela emissão de luz.

Figura 2. Reação de bioluminescência mediada pela enzina luciferase. Em (A), esquema da reação envolvendo a oxidação da d-luciferina (L) catalisada pela luciferase (E) e com energia fornecida pela adenosina trifosfato (ATP). AMP é adenosina monofosfato, PP é pirofosfato, e L=O é oxiluciferina. Inicialmente, a d-luciferina é ativada via interação com íon magnésio acoplado com ATP (Mg-ATP) para permitir a ligação enzimática entre adenilato de d-luciferina e pirofosfato. O segundo passo é uma de-carboxilação oxidativa que produz oxiluciferina em um estado eletronicamente excitado. A oxiluciferina excitada retorna ao estado fundamental via emissão de um fóton (λem = 565 nm), produzindo o brilho verde característico dos vaga-lumes com alto rendimento quântico de ~0,9 (a 25°C e pH 7,8). Em (B), estrutura molecular da luciferina envolvida e, em (C), estrutura molecular da oxiluciferina. A reação proposta é baseada na espécie de vaga-lume Photinus pyralis (D). Ref.2

A petúnia vaga-lume sendo agora comercializada não precisa do fornecimento de nutrientes especiais graças a um grupo de genes do cogumelo bioluminescente Neonothopanus nambi (Fig.3). O fungo alimenta sua reação de emissão de luz com a molécula de ácido cafeico, esta a qual também é produzida por plantas terrestres (Ref.3). Ao inserir genes desse cogumelo na petúnia, pesquisadores tornaram possível para a planta produzir enzimas que podem converter ácido cafeico na molécula emissora de luz luciferina e então reciclá-la de volta em ácido cafeico - permitindo bioluminescência sustentada.

Figura 3. Fungo Neonothopanus nambi sob luz natural e no escuro, onde podemos ver o brilho verde resultante de bioluminescência. Assim como em vaga-lumes, a reação bioluminescente nessa espécie de fungo envolve oxidação de uma luciferina por oxigênio molecular (O2) catalisada pela enzima luciferase; pH ótimo para a reação de bioluminescência é 8,0 na N. nambi.

Figura 4. Fungo N. nambi no ambiente natural, onde podemos ver sua notável bioluminescência.

Figura 5. A petúnia vaga-lume brilha de forma contínua, emitindo um brilho verde bem visível no escuro, com a ajuda de um conjunto de genes do fungo N. nambi.

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> Importante apontar que existem diferentes luciferinas, moléculas que emitem luz quando enzimaticamente oxidadas. Um total de 9 e de 7 famílias de genes para luciferinas e luciferases, respectivamente, têm sido descritas, entre pelo menos 40 sistemas bioluminescentes pensados de existir na natureza. Aproximadamente 100 espécies fúngicas da ordem Agaricales emitem luz utilizando a mesma reação bioquímica do fungo N. nambi. É incerto o porquê desses fungos emitirem luz, mas suspeita-se que seja para atrair insetos que atuam como dispersadores de esporos fúngicos. Ref.5

Curiosidade: Evidência de bioluminescência nos animais data de pelo menos 540 milhões de anos atrás, em um grupo de invertebrados marinhos chamado de Octocorallia. Esse traço evoluiu de forma independente pelo menos 94 vezes na natureza e documentado em 16 filos e 900 gêneros de animais, envolvendo um amplo espectro de finalidades: camuflagem, atração sexual, comunicação e caça (ex.: isca). Ref.7

> Vídeo da Light Bio mostrando as petúnias vaga-lumes: acesse aqui.

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Para manter a bioluminscência da petúnia vaga-lume sempre viva e com o máximo de brilho, basta cuidar bem da planta como feito para uma petúnia tradicional, fornecendo luz solar suficiente, água e terra adubada. À medida que as folhas envelhecem, o brilho é gradualmente reduzido. Partes de rápido crescimento da planta, como brotos de flores e folhas, são as que mais brilham. A petúnia floresce sob longos dias de verão, preferindo pelo menos 6 horas de exposição direta à luz solar. Promoção de um crescimento vigoroso irá produzir um brilho mais forte.

A petúnia geneticamente modificada foi aprovada pelo Departamento de Agricultura dos EUA em setembro do ano passado (Ref.6). A escolha da petúnia em particular para a modificação genética e comercialização foi primariamente baseada no fato de que essa é uma planta ornamental amplamente usada nos EUA e de fácil cuidado. Além disso, a petúnia P. hybrida não é nativa da América do Norte e não é considerada uma espécie invasiva, reduzindo o risco de disseminar os genes modificados para plantas nativas.

REFERÊNCIAS