benvenuto a
Agricoltura moderna
!
I bachi da seta sono le larve della falena della seta, una delle migliaia di specie di insetti che si avvolgono nei bozzoli mentre si preparano alla metamorfosi. È uno degli insetti più laboriosi della natura e l'unico che sia mai stato addomesticato.
I cinesi perfezionarono l'arte di raccogliere il singolo, filo lungo mezzo miglio che forma ogni bozzolo, trasformare la seta di baco in un tessuto lussuoso almeno 5, 000 anni fa. Il dottor Randy Lewis del dipartimento di ingegneria biologica della Utah State University sta cercando di migliorare l'antica pratica, così come molti dei suoi concorrenti nel campo emergente dei biomateriali ad alte prestazioni.
La seta del baco da seta rende meravigliosi sciarpe e indumenti intimi, ma i biologi hanno da tempo messo gli occhi sulla seta di ragno. Le tele di alcune specie di aracnidi hanno la resistenza alla trazione dell'acciaio, pur rimanendo completamente elastico. “La difficoltà è che i ragni sono territoriali e cannibali, "dice Lewis. “A differenza dei bachi da seta, non puoi semplicemente metterli tutti insieme e aspettarti che si divertano, buon servizio da tè.” In breve, i ragni hanno resistito a tutti gli sforzi di addomesticamento - per non parlare, chi vorrebbe allevare ragni? E il bushwhacking attraverso la giungla per raccogliere le migliori ragnatele selvatiche non è conveniente.
Per un ingegnere genetico che sogna ad occhi aperti la seta di ragno prodotta in modo commercialmente redditizio, non ci vuole molto per unire i puntini al docile, baco da seta comunale. In alcune parti dell'India, Cina e gran parte del sud-est asiatico, sono tradizionalmente allevati a migliaia in piccole cassette di legno nelle capanne dei contadini rurali. L'agricoltore deve anche coltivare gelsi, le cui foglie sono l'unica cosa che un baco da seta mangerà. Mentre i metodi per filare i fili di seta in tessuto sono stati avvolti nella piega dell'industria tessile globale, la pratica di allevare i vermi e srotolare ogni bozzolo a mano è stata sorprendentemente intatta dai tentacoli della modernizzazione.
Non così con i bachi da seta e i loro geni, però. Nutrire i bachi da seta con coloranti artificiali ha prodotto fili di seta "pretinti" che precludono la necessità del costoso e tossico processo di tintura della seta (apparentemente senza danni ai bachi). I ricercatori in Giappone hanno progettato bachi da seta per filare un filo fosforescente da utilizzare nel design della moda di fascia alta nella speranza di costruire un mercato della seta di nicchia che intaccherà il dominio globale della Cina nel commercio della seta.
Nutrire i bachi da seta con coloranti artificiali ha prodotto fili di seta "pretinti" che precludono la necessità del costoso e tossico processo di tintura della seta.
Ma il Santo Graal della giunzione genetica del baco da seta è far sì che la piccola larva pompi fuori la seta del ragno, una sostanza che può essere tessuta in prodotti che fanno sembrare il Kevlar fragile. Da anni le parti interessate sbavavano sulle potenziali applicazioni, che vanno ben oltre i tessuti:la US Navy vuole la seta di ragno per la sua capacità di aderire a qualsiasi materiale, anche sott'acqua; il Dipartimento dell'Energia spera di rendere i veicoli più leggeri e quindi più efficienti dal punto di vista dei consumi integrando le proteine della seta nella produzione dei pannelli delle portiere; e l'Air Force sta immaginando leggerezza, armatura antiproiettile che è più facile da manovrare durante il combattimento. Le applicazioni mediche sono ovunque:pelle artificiale per pazienti ustionati, migliori cerotti, legamenti sintetici, micro-suture per organi delicati come gli occhi e ospite di impianti chirurgici e meccanismi di somministrazione di farmaci.
Dopo decenni di ricerche, rimangono molti ostacoli importanti prima che le tecnologie della seta di ragno vengano commercializzate. "I vermi che abbiamo ora producono circa il cinque percento di seta di ragno e il novantacinque percento di seta di baco da seta nei loro bozzoli, "dice Lewis. Devono raggiungere una soglia del 20-30% di proteine della seta di ragno prima che si senta sicuro che i giubbotti di seta antiproiettile possano essere una realtà commercialmente valida. Avverte anche che "il gene non è così stabile come vorremmo ... dopo diverse generazioni la quantità di proteine di ragno inizia a diminuire".
Se e quando avrà successo, Lewis dovrà affrontare il processo di approvazione della FDA prima di poter iniziare a potenziare le sue operazioni, che è rigoroso quando si tratta di organismi geneticamente modificati. Le falene della seta sono state addomesticate per così tanto tempo che non possono più volare, che secondo Lewis dovrebbe alleviare qualsiasi preoccupazione che il pubblico o gli organismi di regolamentazione potrebbero avere sul nuovo materiale genetico che esce dall'azienda agricola e entra nella catena alimentare. “Hanno queste piccole ali e ti garantisco, non si alzeranno mai da terra... le probabilità che escano in libertà sono zero".
Se fossero consentiti per scopi agricoli, i bachi da seta transgenici sarebbero il primo raccolto non vegetale a passare dal laboratorio al campo. Ma riconosce che la commercializzazione potrebbe essere ostacolata dal processo di approvazione. “Il regolamento, francamente, sono più rigidi di quanto non ci sarebbe alcun argomento per loro di essere scientificamente, " lui dice.
Mentre l'intero concetto di ingegneria genetica rimane in discussione, sia per piante che per animali, Lewis può pensare a molti motivi ecologici per ingegnerizzare geneticamente i bachi da seta. Il tessuto potenziato ha il potenziale per sostituire i sintetici come nylon e kevlar, che sono prodotti petroliferi. Elenca anche varie applicazioni industriali in cui le proteine della seta potrebbero essere manipolate in un'alternativa completamente naturale per gli adesivi, gel, rivestimenti, spugne e sigillanti attualmente fabbricati con sostanze notoriamente dannose per l'ambiente, se non per la salute umana. La seta è essenzialmente un "impalcatura" molecolare biocompatibile che è geneticamente abbastanza malleabile da poter essere cucita in qualsiasi numero di proprietà fisiche o biologiche.
Larve del baco da seta. 
Le tecniche tradizionali di allevamento del baco da seta rimangono in gran parte intatte dai metodi moderni. “La consideriamo una tecnologia piuttosto verde, "dice Lewis. Allo stesso modo dell'utilizzo del mais OGM per produrre bioplastiche, Lewis vede le sue applicazioni di seta come un piccolo pezzo del puzzle del cambiamento climatico, facendo la loro parte per sequestrare il carbonio dall'atmosfera “prendendo C02 e trasformandola in qualcosa che attualmente è a base di petrolio. I bachi da seta mangiano piante che hanno assorbito [in] C02 e lo stanno trasformando in [seta]”.
Ma potrebbe volerci un po' di tempo prima che gli abitanti dei villaggi in Cambogia allevino i vermi che emettono la seta dei ragni, se mai. Anche se alla fine la tecnologia si dimostrerà vincente, i modelli di business che circondano gli organismi geneticamente modificati possono precludere piccole, gli agricoltori in stile di sussistenza - che attualmente producono quasi tutta la seta grezza del mondo - non hanno mai avuto accesso alle uova migliorate del baco da seta. "Ogni probabilità, ci sarebbe un numero molto ristretto di coltivatori che sarebbero controllati molto strettamente, ” dice Lewis della struttura aziendale che prevede per proteggere i diritti di proprietà intellettuale del materiale genetico. "Diciamo la verità, ci sono parti del mondo in cui non si preoccuperebbero di prendere la tecnologia da soli e girare e vendere quei prodotti”.
Nella stima di Lewis, portare la tecnologia all'estero sembra nella migliore delle ipotesi improbabile. Poiché attualmente non esiste alcuna forma di produzione commerciale della seta negli Stati Uniti, si pone la domanda su chi coltiverà i vermi se, e quando, Viene concessa l'approvazione della FDA. Le operazioni di coltivazione della seta di ragno altamente redditizie inizieranno a spuntare a livello nazionale?
è troppo presto per saperlo, ma se i vermi che filano la seta non si estraggono, Lewis ha ancora molte altre carte da giocare. Lungo la strada dal laboratorio USU dove è ospitato il vivaio del baco da seta, c'è una struttura sicura che ospita un piccolo gregge di capre che portano i geni della seta di ragno nel loro latte. Non lontano c'è un rigoglioso campo di erba medica, le cui piccole foglie ovali contengono anche un po' di DNA di aracnide. C'è un altro laboratorio nel campus dove stanno fermentando i tini di E. coli, impregnati degli stessi geni di ragno (secondo il Dr. Lewis, Le approvazioni della FDA per i batteri GE sono una passeggiata nel parco rispetto a piante e animali).
Le applicazioni a base di fibre come giubbotti antiproiettile e paracadute militari non sono realizzabili con le proteine della seta di ragno estratti da Lewis dal latte di capra, fieno di erba medica ed E. coli, ma molti degli altri prodotti medici e industriali proposti lo sono. Nel caso in cui uno dei progetti di seta di ragno di Lewis avanzasse verso la commercializzazione, sarà una miniera d'oro per le società che acquisteranno i diritti di licenza. I vantaggi per gli agricoltori, la catena alimentare o gli ecosistemi sono meno chiari.
