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Comment faire pousser efficacement des algues bioluminescentes ?


J'ai 6 fioles de Pyrocystis lunula que j'aimerais faire pousser. Quel serait un contenant plus adapté, un réservoir ou un pot transparent ? Aussi, j'aimerais savoir quel type de solution nutritive utiliser. Est-il possible de les faire se reproduire à un rythme tel qu'il puisse éventuellement y en avoir tout un réservoir plein ?


Je n'ai aucune expérience avec cette espèce en particulier, mais les dinoflagellés ont souvent une croissance lente, très difficiles à atteindre des densités élevées et difficiles à entretenir pendant longtemps sans une expérience et des conditions de laboratoire appropriées.

Si vous voulez toujours essayer, je vous recommande ce qui suit. Les conditions de croissance sont assez similaires pour la plupart des dinoflagellés : utilisez un agitateur rotatif (rotation douce) dans un régime de 12:12 jour/nuit, ne pas diluer trop fort lors du repiquage et utiliser du milieu F2 standard (voir lien pour la recette). Si vous ne pouvez pas vous procurer d'eau de mer, vous pouvez utiliser des sels d'aquarium d'eau salée tels que Instant Ocean.

La plupart détestent les changements de température, il est donc préférable de les garder à 18-21C


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    Créer un nouveau type de veilleuse : des arbres qui brillent dans le noir

    L'entrepreneur Antony Evans, basé à San Francisco, a proposé une idée radicale pour réduire la consommation d'énergie : « Et si nous utilisions des arbres pour éclairer nos rues au lieu de lampadaires électriques ? »

    Evans et ses collègues, les biologistes Omri Amirav-Drory et Kyle Taylor, veulent créer des plantes qui brillent littéralement. Evans s'est inspiré d'organismes transgéniques, de plantes ou d'animaux avec des gènes d'autres espèces dans leur propre ADN, qui ont été utilisés pour répondre à de nombreux besoins humains. Un gène de la bactérie Bacillus thuringiensis est régulièrement introduit dans le maïs et le coton, par exemple, pour rendre les cultures résistantes aux insectes. Dans une méthode appelée « pharming », les scientifiques ont inséré des gènes humains dans des plantes et des animaux afin que ces hôtes puissent produire des protéines pour les produits pharmaceutiques. D'autres ont ajouté un gène de la gelée de cristal responsable de la création de protéines fluorescentes vertes chez des animaux tels que les chats et les porcs de cette façon, ils peuvent déterminer si une maladie a été transmise d'une génération à l'autre, simplement en voyant si la progéniture brille dans le noir .

    Ce printemps, l'équipe d'Evans a publié une vidéo sur Kickstarter, expliquant comment ils prévoient d'insérer des gènes de bactéries bioluminescentes dans une espèce de flore comme première étape pour créer des arbres brillants. Pour nourrir l'imagination des téléspectateurs, la vidéo comprenait une image de Pandora, le cadre lumineux du milieu du 22e siècle du film Avatar. Au cours d'une campagne de 46 jours couronnée de succès, le groupe a collecté près de 500 000 $ pour financer l'effort. J'ai parlé avec Evans de son projet.

    Les scientifiques ont génétiquement modifié la toute première plante phosphorescente dans les années 1980, une plante de tabac contenant un gène de luciole. Historiquement, quel a été le but de faire cela?

    La première fois, je pense, c'était juste un projet de démonstration. Mais les scientifiques l'ont utilisé depuis pour étudier des choses comme la croissance des racines. Ils l'utilisent vraiment à des fins de recherche fondamentale.

    Traditionnellement, ils ont inséré le gène de la luciférase [une enzyme d'un organisme luminescent] avec un promoteur [une région au début d'un gène qui dit à une cellule de commencer la transcription, la première étape pour produire une protéine] puis ajoutez manuellement la luciférine [un produit chimique qui produit de la lumière lorsqu'il est oxydé]. Ils ont même eu ces plantes incandescentes sur la Station spatiale internationale, c'est donc une technique assez bien établie.

    Pour votre projet de plante lumineuse, vous avez choisi d'utiliser une espèce à fleurs appelée Arabidopsis thaliana. Pourquoi cette plante ?

    Nous avons choisi cette plante car elle a été extrêmement bien étudiée par la communauté académique. C'est la mouche des fruits de la biologie végétale. La raison pour laquelle il a été tant étudié est qu'il possède le génome le plus court de toutes les plantes [à fleurs].

    Quel gène ajoutez-vous pour créer la lueur ?

    Nous utilisons des gènes de Vibrio fischeri. Ce sont des bactéries marines.

    Comment est-ce fait ? Pouvez-vous m'expliquer le processus de création d'une plante lumineuse ?

    Nous commençons avec un logiciel appelé Genome Compiler. Genome Compiler nous permet de rechercher des séquences de gènes, puis de modifier ces séquences de gènes dans une interface utilisateur graphique agréable. Nous utilisons ce logiciel pour rechercher les Vibrio fischeri gènes, puis nous faisons quelque chose appelé code et optimisation, qui ajuste essentiellement les séquences afin qu'elles [fonctionnent] dans les plantes plutôt que dans les bactéries. Nous synthétisons ensuite l'ADN. Il y a un bouton “print”, et nous “print” cet ADN. Cela envoie le fichier par e-mail à une entreprise, qui fait l'ADN pour nous. Ils FedEx nous le renvoient, puis nous faisons deux choses.

    Tout d'abord, nous insérons l'ADN dans certaines bactéries appelées agrobactéries. Cette bactérie est très intelligente, elle a trouvé comment faire du génie génétique par elle-même. [La bactérie] insère l'ADN dans les gamètes femelles de la plante. Nous pouvons faire pousser les graines qui proviennent de ces fleurs, et nous aurons l'ADN que nous avons conçu sur l'ordinateur dans la plante. La deuxième chose que nous faisons est d'utiliser un canon à gènes, qui est une pièce d'équipement qui tire l'ADN à grande vitesse dans les cellules de la plante. Certaines de ces cellules vont absorber l'ADN et commencer à l'exprimer.

    Vous faites votre part du travail à BioCurious, un laboratoire biologique communautaire à Sunnyville, en Californie, dans la Silicon Valley. Mais qu'est-ce que c'est que le bricolage ? Est-ce quelque chose qu'un bricoleur de garage peut gérer ? 

    Dans le cadre de la campagne Kickstarter, nous avons un kit que vous pouvez utiliser pour fabriquer l'une de ces plantes. La partie difficile est de concevoir les séquences, mais une fois que quelqu'un les a comprises, vous pouvez suivre la recette. 

    Au total, 8 433 contributeurs Kickstarter ont promis 484 013 $. Cette réaction vous a-t-elle surpris ?

    Nous visions 65 000 $, c'est donc bien que nous ayons obtenu autant. Avec Kickstarter, on ne sait jamais. Nous savions que nous avions quelque chose d'intéressant, parce que tout le monde voulait en parler. Mais, nous ne savions pas que cela deviendrait si grand.

    Dans quelle mesure est-il réaliste de penser qu'un jour nous pourrions avoir des arbres qui brillent dans le noir le long des rues au lieu de lampadaires ?

    Nous pensons que cela devrait être viable, mais c'est certainement un objectif à long terme. Le grand défi avec les arbres est que les arbres mettent beaucoup de temps à pousser. Faire des expériences sur des arbres et tester différents promoteurs prendra beaucoup de temps. Nous avons vraiment besoin de l'une des quelques technologies différentes pour sortir. L'une serait une meilleure technologie de simulation, afin que nous puissions simuler les séquences de gènes sur un ordinateur. Deux seraient une imprimante bio ou quelque chose de similaire, afin que nous puissions imprimer une feuille et tester de manière réaliste les séquences sur la feuille [au lieu d'avoir à attendre qu'un arbre entier pousse]. Ou, troisièmement, il y aurait un moyen de faire de la thérapie génique sur les arbres et de les ajuster in situ et de l'utiliser pour changer leur ADN. Nous avons besoin de quelques développements dans l'un d'entre eux avant de pouvoir vraiment nous attaquer aux grands arbres.

    Dans les calculs préliminaires, vous pensez qu'un arbre brillant qui couvre environ 1 000 pieds carrés projetterait autant de lumière qu'un lampadaire.

    Ce sera un type d'effet d'éclairage très différent. Si vous pensez à la façon dont le jour est éclairé, la lumière vient de tout le ciel, elle ne vient pas seulement d'un point, alors que les ampoules viennent d'un point. Notre éclairage sera beaucoup plus diffus et nous pensons beaucoup plus beau.

    Quels sont vos objectifs maintenant?

    Nous nous concentrons sur l'exécution des choses que nous avons promises à nos contributeurs Kickstarter. Donc, nous faisons le travail, installons le laboratoire, commandons l'ADN et commençons à transformer le [Arabidopsis] les plantes.

    Vous et vos collègues avez promis d'envoyer à chaque sympathisant, d'un certain niveau de don, une plante rayonnante. À quoi les gens peuvent-ils s'attendre ? Quelle sera la force de la lumière et combien de temps durera-t-elle ?

    La lumière sera allumée la nuit tant que la plante sera vivante, mais elle ne sera pas très lumineuse. Nous visons quelque chose comme de la peinture phosphorescente. Vous devez être dans une pièce sombre, puis vous pouvez la voir briller faiblement. À partir de là, nous travaillerons sur l'optimisation et l'augmentation du rendement lumineux.

    Dans la vidéo de la campagne, vous dites : « La plante rougeoyante est un symbole du futur. » À quoi ressemble cet avenir pour vous ?

    Le futur auquel nous nous référons est un futur de la biologie synthétique. Nous pensons que ce genre de technologie va se démocratiser, elle sera accessible à beaucoup de monde. J'aimerais voir un avenir où les adolescents et les amateurs manipulent génétiquement des choses à la maison ou dans des laboratoires biologiques de bricolage. Nous voulons représenter cet avenir, dire aux gens qu'il s'en vient et lancer une discussion autour de cette technologie, ce qu'elle signifie et ce qu'elle signifie pour nous.

    Cette technologie est rapidement adoptée. Cela va être très transformationnel, et je pense qu'il est temps que les gens prennent en quelque sorte conscience de cela et de son potentiel, de s'y intéresser. Il va y avoir des opportunités fantastiques, donc si les gens regardent le projet et pensent "J'aimerai faire ça", je pense que la réponse est "Tu peux". laboratoire de bricolage local et commencez à jouer, commencez à apprendre.

    Y a-t-il d'autres organismes transgéniques en cours de création que vous trouvez prometteurs ?

    Il y a des tonnes de gens qui travaillent sur des trucs, des tonnes et des tonnes et des tonnes. Si vous regardez les projets de la Fondation iGEM [International Genetically Engineered Machine], vous pouvez voir l'étendue et la variété des choses qui sont faites. La soie d'araignée est cool. Je pense que les gars qui travaillent sur de nouvelles versions de viande sont cool. Il se passe des choses intéressantes avec les algues dans le laboratoire biologique de South Bay [San Francisco], BioCurious. Ingénierie des algues afin que nous puissions les utiliser pour la production d'énergie Je pense qu'il y a beaucoup de travail à faire là-dessus, mais c'est très prometteur.

    Y a-t-il des projets qui vous inquiètent ?

    Pas maintenant. Mais je pense que des choses effrayantes finiront par arriver.

    Certaines personnes ont exprimé leur inquiétude quant à la distribution de plantes incandescentes et à la libération de plantes synthétiques dans la nature. Qu'avez-vous à dire à ceux qui craignent cela ?

    Les gens ont modifié génétiquement les plantes depuis de nombreuses décennies maintenant. Nous ne faisons que suivre les traces de toutes les autres plantes qui ont déjà été lancées au cours des 20 dernières années. Nous ne pensons pas faire quelque chose de radicalement différent. Ce qui est différent dans ce projet, c'est la façon dont il a été financé et le fait que le travail se déroule dans un laboratoire biologique de bricolage plutôt que dans une institution de recherche professionnelle.


    PROJET ALGUES

    Le projet d'algues est "la magie” organisme photosynthétique. La dernière année est utilisée comme noyau de divers types de modèles d'économie circulaire. Économies liées au traitement des eaux usées et aux émissions de carbone.

    Dans le modèle suggéré sur http://algaesystems.com/, les eaux usées vont à de solides insectes en plastique dans une plantation offshore pour la culture d'algues. Ensuite, la lumière du soleil et le CO2, les algues vertes et les microbes associés convertissent rapidement les nutriments et le carbone organique des eaux usées en biomasse renouvelable. A partir d'algues cultivées à croissance rapide (aspirant le CO2 de l'atmosphère en même temps), vous pouvez produire du biocarburant, des engrais et de la bioénergie.

    De nombreuses espèces de microalgues ont des teneurs élevées en lipides qui peuvent être facilement extraites et converties en biodiesel. De même, leur forte teneur en sucres fermentescibles les rend aptes à la production de bioéthanol.

    Les microalgues peuvent donc générer toute une suite de produits bioénergétiques :

    • Biodiesel
    • Bio-plastique
    • Bio-butanol
    • Bio-essence
    • Méthane
    • Huile végétale pure à l'éthanol (SVO)
    • Carburant aviation
    • Hydrocraquage aux carburants de transport traditionnels

    Au fil des années plusieurs solutions ont été présentées avec des algues par exemple :

    1. Algues Biocarburants pour les compagnies aériennes qui remplacer le kérosène

    2. Dans le projet AlgaTec2, un système efficace pour traiter l'eau de lavage des olives (WW) a été introduit qui pourrait éliminer la charge polluante, produisant une eau de qualité potable qui pourrait être réutilisée dans le processus (Voir http://algatec2.eu/ )

    3. La capacité des algues à aspirer le CO2 a été utilisée dans la production de ciment. La production de ciment est un processus sale. Cependant, il y a deux exemples en Suède et au Canada où ils font un ciment sans carbone, entraînant le CO2 dans la culture d'algues dans un processus en boucle fermée. Production de biocarburant ou d'additifs pour la nourriture pour poulets et poissons.

    4. Une autre capacité formidable des algues est qu'elles peuvent remplacer les plastiques pétroliers par des biodégradables bio-plastiques. Solaplast exploite le potentiel des algues pour fabriquer des bioplastiques pour remplacer les plastiques traditionnels à base de pétrole et pour réduire les coûts des plastiques biodégradables. http://algix.com/from-plastic-pollution-to-an-algae-solution/

    5. Les microalgues ne sont pas seulement utilisées dans l'industrie du plastique, mais elles sont également utilisées dans le produits de beauté Diverses entreprises proposent des produits qui utilisent des microalgues pour traiter diverses affections et problèmes de peau. Différents types de crèmes blanchissantes pour la peau et de crèmes anti-âge peuvent être fabriqués en utilisant des microalgues comme ingrédient de base. Actuellement, les microalgues sont utilisées dans les crèmes hydratantes mais elles peuvent également être utilisées pour traiter d'autres problèmes de peau comme la pigmentation.

    6. Les algues dans Nutritionnel secteur : un autre domaine dans lequel les microalgues sont utilisées est le marché alimentaire mondial (boissons, yaourts, suppléments, etc.). Les aliments et suppléments à base de microalgues gagnent en popularité. Les microalgues comme la chlorella et la spiruline sont déjà utilisées comme compléments alimentaires sous leurs formes pures. C'est pourquoi le Japon est aujourd'hui le plus gros consommateur de ces produits. Des études ont montré que la spiruline des microalgues contient plus de 30 nutriments sains qui sont bénéfiques pour le corps. 100 grammes de spiruline peuvent donner environ 50 à 80 grammes de protéines végétales. Outre ces protéines, la spiruline fournit également des vitamines et des minéraux bénéfiques tels que le calcium, le magnésium et les bêta-carotènes.

    7. Les algues sont naturelles bioluminescence Le designer Gyula Bodonyi a créé le Algaebulb une ampoule dans lequel les algues à l'intérieur alimentent une LED via l'oxygène qu'elle émet au fur et à mesure de sa croissance. Étant donné que les algues prospèrent grâce au dioxyde de carbone, le bulbe contribue également à réduire les gaz à effet de serre, et nettoie l'air dans son voisinage immédiat en l'aspirant par une sortie d'air dans la coque en polycarbonate. Bien que l'ampoule en forme de larme soit assez petite, son impact potentiel est énorme : une quantité extraordinaire d'énergie pourrait être économisée si tout le monde en Amérique du Nord n'en installait que quelques-unes dans sa maison. http://inhabitat.com/gyula-bodonyis-algae-powered-led-is-truly-a-green-light-bulb/

    8. Une équipe de chercheurs et de designers de l'Université de Cambridge travaille au développement de bio-photovolaïque (BPV) appareils alimentés par de la mousse et des algues. Quand ceux De minuscules plantes à croissance rapide effectuent la photosynthèse, elles créent une quantité surprenante d'énergie que l'énergie peut être extraite pour alimenter des panneaux photovoltaïques, qui à leur tour peuvent être utilisés pour alimenter n'importe quoi. Comme les algues se régénèrent très rapidement, ce type de technologie pourrait être une alternative brillante aux panneaux solaires à base de silicium, qui sont à la fois gourmands en ressources à développer et coûteux à créer. http://inhabitat.com/moss-table-by-biophotovoltaics-generates-electricity-through-photolysis/

    9. À Hambourg, en Allemagne, un Bâtiment alimenté aux algues a été conçu par Splitterwerk Architects. Toute sa façade est recouverte de volets remplis de micro-algues bio-réactives, qui créent de la chaleur qui est récoltée et utilisée pour alimenter la structure. C'est une excellente source d'énergie propre et renouvelable, et les persiennes qui abritent les algues vivantes encouragent non seulement les plantes à s'épanouir, elles fournissent également de l'ombre à l'intérieur du bâtiment… ce qui réduit le besoin de climatisation ou de ventilateurs de plafond.

    On peut conclure qu'à l'avenir les algues peuvent être la partie vitale d'un modèle basé sur l'économie circulaire, qui utilisera les eaux usées et les émissions de carbone des villes et de ses industries pour la production d'une série de produits dans un plus vert, plus rapide, moins cher manière.


    Une lampe dont la lumière provient de bactéries bioluminescentes

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    Avant que Teresa van Dongen n'étudie le design, elle a étudié la biologie. Ce qui explique beaucoup comment et pourquoi son projet le plus récent, la lumière Ambio, est né. L'Ambio, un élégant luminaire en laiton, n'utilise pas d'ampoules à incandescence typiques. Au lieu de cela, sa source de lumière est constituée de bactéries bioluminescentes trouvées sur les tentacules de poulpe. Lorsqu'ils sont exposés à l'oxygène, ces micro-organismes émettent une douce teinte bleue qui brille comme une veilleuse organique.

    La designer néerlandaise a créé l'Ambio pour son projet de fin d'études à la Design Academy d'Eindhoven. Cela a commencé comme une enquête sur la façon dont nous pourrions utiliser de nouvelles formes d'énergie pour créer de l'éclairage. Van Dongen a contacté certains de ses anciens professeurs de biologie et a commencé à expérimenter avec des algues bioluminescentes, mais il s'est avéré que les algues ne sont capables que brièvement d'étincelles avec de la lumière toutes les 30 minutes plutôt que d'émettre un éclairage de longue durée. Les bactéries photobactériennes, en revanche, sont capables de briller pendant de longues périodes tant qu'elles sont exposées à l'oxygène.

    Contrairement à la plupart des pendentifs, l'Ambio ne pouvait pas être statique. Van Dongen explique que pour que les bactéries brillent de manière cohérente, elle a dû créer du mouvement dans sa lampe. Il ne pouvait pas non plus compter sur un contact humain constant pour alimenter ce mouvement --- non seulement cela serait peu pratique, mais cela effacerait totalement sa magie. Elle a décidé d'expérimenter la fabrication d'un mobile perpétuel et a eu l'idée d'utiliser deux poids de poids variable. Lorsqu'il est poussé, le poids rond en laiton déséquilibre la lampe, faisant osciller l'eau de mer artificielle et les bactéries d'avant en arrière jusqu'à 20 minutes.

    À l'heure actuelle, les bactéries présentes dans la lampe ne peuvent vivre que quelques jours. Elle travaille avec des biologistes pour prolonger sa durée de vie et sa luminosité. Bien qu'elle dise que pour rendre la lumière suffisamment brillante pour lire un livre, ils devront probablement augmenter les bactéries de manière synthétique.

    Dans sa forme actuelle, van Dongen compare l'Ambio à un animal de compagnie dans le besoin. Idéalement, elle aimerait que cela ressemble davantage à une plante, quelque chose que vous nourririez tous les quelques jours pour vous assurer qu'elle reste en vie. Sans surprise, Van Dongen a répondu à pas mal de demandes de personnes souhaitant leur propre Ambio. Malheureusement, il ne suffit pas d'actionner l'interrupteur. « D'abord, je leur demande s'ils sont biotechniciens », dit-elle. "Et s'ils le sont, alors je leur dis qu'ils peuvent en avoir un."


    Le rôle de la bioluminescence dans le comportement

    La production de lumière semble être associée à la protection et à la survie d'une espèce. C'est assez clair chez certains calmars, qui sécrètent un nuage lumineux pour confondre un ennemi et s'échapper, et chez de nombreux poissons des grands fonds qui balancent des leurres lumineux pour attirer des proies ou qui montrent des organes lumineux pour dissimuler leur forme aux ennemis, effrayer les prédateurs , ou simplement éclairer le chemin dans l'obscurité des profondeurs océaniques. La valeur de survie de la bioluminescence est indiscutable pour de nombreux organismes qui utilisent leurs flashs comme signaux de reconnaissance d'espèces et d'accouplement.

    Dans Photinus pyralis, une luciole commune en Amérique du Nord, le mâle émet des flashs spontanés en vol, émettant en moyenne un flash de 0,3 seconde toutes les 5,5 secondes si la température est de 25 °C (77 °F). Les femelles regardent depuis le sol et attendent qu'un mâle clignote. En voyant un flash, une femelle clignote une réponse après un intervalle d'environ 2 secondes. C'est cette réponse qui attire le mâle. La femelle est incapable d'identifier un mâle par son flash. Ainsi, c'est le mâle qui reconnaît le signal correct, c'est-à-dire l'intervalle entre les flashs, et recherche la femelle. L'intervalle entre le signal du mâle et la réponse de la femelle est donc crucial. Des codes de reconnaissance spécifiques similaires sont utilisés par de nombreuses espèces de lucioles. D'autres lucioles dépendent peut-être des différences de couleur dans les signaux lumineux entre les sexes.

    Les poissons lanternes et les poissons hachettes, ainsi que de nombreux autres organismes des grands fonds, possèdent des arrangements distincts d'organes lumineux sur le corps qui peuvent servir de modèles de reconnaissance des espèces et du sexe. Les organes lumineux, ou photophores, de nombreux poissons d'eau profonde sont placés sur les surfaces ventrales et latérales du corps, et la lumière est émise vers le bas et vers l'extérieur. On pense qu'un tel arrangement permet à la lumière des photophores d'être utilisée pour correspondre à l'intensité de la lumière du soleil pénétrant d'en haut, cachant ainsi l'ombre du poisson d'un prédateur en dessous. Certains poissons lanternes possèdent, en plus, un gros organe nasal, d'autres ont une tache de tissu lumineux dans la région de la queue. Chez la baudroie des grands fonds, la première épine dorsale est tournée vers l'avant en une tige allongée, au bout de laquelle pend un organe lumineux. Lorsqu'une proie sans méfiance s'approche du leurre lumineux, elle s'engouffre dans la grande mâchoire du poisson.


    La bioluminescence et les humains

    Tout au long de l'histoire, les humains ont conçu des moyens ingénieux d'utiliser la bioluminescence à leur avantage. Les champignons lumineux ont été utilisés par les tribus pour éclairer le chemin à travers les jungles denses, par exemple, tandis que les lucioles ont été utilisées par les mineurs comme une première lampe de sécurité. Peut-être inspirés par ces applications, les chercheurs se tournent à nouveau vers la bioluminescence comme forme potentielle d'énergie verte. Dans un avenir pas si lointain, nos lampadaires traditionnels pourraient être remplacés par des arbres et des bâtiments lumineux.

    Aujourd'hui, la bioluminescence de Aliivibrio fischeri est utilisé pour surveiller la toxicité de l'eau. Lorsqu'il est exposé à des polluants, le flux lumineux de la culture bactérienne diminue, signalant la présence possible d'un contaminant.

    La bioluminescence a même joué un rôle dans la guerre. Des organismes bioluminescents ont aidé au naufrage du dernier sous-marin allemand pendant la Première Guerre mondiale, en novembre 1918. Le sous-marin aurait navigué à travers une floraison bioluminescente, laissant un sillage rougeoyant qui a été suivi par les alliés.

    Il a également eu un rôle protecteur. Au lendemain de l'une des batailles les plus sanglantes de la guerre de Sécession, à Shiloh, les blessures de certains des soldats blessés ont commencé à briller. Ces blessures incandescentes ont guéri plus rapidement et plus proprement, et le phénomène est devenu connu sous le nom de « Glow de l'ange ». La lueur a probablement été produite par Photorhabdus luminescens, une bactérie du sol qui libère des composés antimicrobiens et protège ainsi les soldats de l'infection.

    Ce sont peut-être les applications médicales de la bioluminescence qui ont suscité le plus d'enthousiasme. En 2008, le prix Nobel de chimie a été décerné pour la découverte et le développement de la protéine fluorescente verte (GFP). La GFP se trouve naturellement dans la méduse cristalline Aequorea victoria, qui, contrairement au mécanisme de bioluminescence décrit jusqu'ici, est fluorescent. Cela signifie que la protéine doit être excitée par la lumière bleue avant d'émettre sa lumière verte caractéristique. Depuis sa découverte, la GFP a été génétiquement insérée dans divers types de cellules et même des animaux pour faire la lumière sur des aspects importants de la biologie cellulaire et de la dynamique de la maladie.

    Le processus évolutif qui a abouti à la bioluminescence a peut-être pris des millions d'années, mais ses applications scientifiques continuent de révolutionner notre monde moderne. Souvenez-vous en, la prochaine fois que vous verrez la mer scintiller.


    Pyrocyste sp. La bioluminescence peut être observée dans ce mélange de dinoflagellés marins. Ces dinoflagellés commencent à briller lorsqu'ils sont agités et sont communs dans les eaux tropicales. Leur bioluminescence est un mécanisme de défense inhabituel et offre une excellente occasion de discuter des adaptations animales.

    Chaque culture d'unialgale contient environ 100 ml de matériel. Cette culture nécessite un niveau de lumière élevé de 200 à 400 pieds-bougies de lumière fluorescente de 18 à 24" de la culture en cycles de 12 heures. Milieu optimal : Dinoflagellé bioluminescent (article #153757). Température de croissance optimale : 22° C.

    Noter: Les dinoflagellés bioluminescents peuvent ne pas être bioluminescents à leur arrivée, ils peuvent avoir besoin d'une semaine ou plus pour récupérer leur capacité bioluminescente après leur expédition. Voir "Caroline® Fiche de soins : Dinoflagellés bioluminescents" (dans l'onglet Ressources) pour plus d'informations.

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    Les chercheurs obtiennent une bioluminescence rouge plus efficace que celles disponibles dans le commerce

    Développé en collaboration avec des chercheurs japonais, il produit une lumière rouge lointaine plus brillante et plus durable. L'innovation peut être utilisée pour imager des cellules et des tissus à des fins de diagnostic et de recherche biomédicale. Crédit: Revue internationale des sciences moléculaires

    Des chercheurs de l'Université fédérale de São Carlos (UFSCar) dans l'État de São Paulo, au Brésil, ont développé un nouveau système luciférine-luciférase émettant de la lumière rouge lointaine qui est plus efficace que ceux disponibles dans le commerce. Un article sur le sujet est publié dans le Revue internationale des sciences moléculaires.

    L'étude a été soutenue par la Fondation de recherche de São Paulo—FAPESP via le projet thématique « Bioluminescence des arthropodes : diversité biologique dans les biomes brésiliens, origine biochimique, évolution structurelle/fonctionnelle des luciférases, différenciation moléculaire des lanternes, applications biotechnologiques, environnementales et éducatives », pour lequel le chercheur principal est Vadim Viviani, biochimiste et professeur à l'UFSCar.

    "Nous avons obtenu un nouveau système luciférine-luciférase qui produit une lumière rouge lointaine à la longueur d'onde de 650 nanomètres et émet la bioluminescence la plus brillante jamais signalée dans cette partie du spectre. C'est un résultat très prometteur pour l'imagerie par bioluminescence des processus biologiques et pathologiques dans les tissus des mammifères ", a déclaré Viviani.

    Les luciférases sont des enzymes qui catalysent l'oxydation des luciférines, des composés présents chez certains animaux, algues et champignons. La réaction d'oxydation est responsable du phénomène de bioluminescence, qui consiste en l'émission de lumière à des longueurs d'onde allant du bleu au rouge.

    Le système luciférine-luciférase de la luciole est largement utilisé pour aider à produire des images de cultures cellulaires et de modèles animaux vivants. Il aide les médecins à surveiller les métastases, par exemple, et à voir comment les tumeurs réagissent au traitement. Il est également utilisé pour suivre le processus d'infection virale et les effets des médicaments candidats sur les virus, y compris le nouveau coronavirus.

    "La bioluminescence rouge est préférée lors de l'imagerie des processus biologiques ou pathologiques dans les tissus des mammifères, car l'hémoglobine, la myoglobine et la mélanine absorbent peu de lumière à grande longueur d'onde. La détection est meilleure dans les bandes rouge lointain et proche infrarouge, mais les systèmes bioluminescents qui émettent naturellement du rouge lointain la lumière n'existe pas", a déclaré Viviani.

    "Certaines formes génétiquement modifiées de luciférase et d'analogues synthétiques de luciférines naturelles sont produites commercialement. Conjointement, elles produisent de la lumière à des longueurs d'onde allant jusqu'à 700 nanomètres, mais la lumière produite par ces systèmes artificiels est généralement beaucoup plus faible et plus courte que la lumière à partir de systèmes bioluminescents naturels."

    Viviani et ses collaborateurs ont utilisé le génie génétique pour modifier la luciférase du ver de chemin de fer Phrixothrix hirtus, la seule luciférase qui émet naturellement de la lumière rouge, clonée par Viviani il y a deux décennies. Ils l'ont combiné avec des analogues de la luciférine synthétisés par des collègues de l'Université d'électro-communications de Tokyo, au Japon. Le résultat était un système luciférine-luciférase rouge lointain beaucoup plus efficace.

    "Notre meilleure combinaison produit un rouge lointain à 650 nanomètres, trois fois plus brillant que la luciférine et la luciférase naturelles, et environ 1 000 fois plus brillant que la même luciférase avec un analogue commercial", a déclaré Viviani.

    "Outre la longueur d'onde longue et la luminosité intense, notre combinaison a une meilleure stabilité thermique et une meilleure pénétrabilité de la membrane cellulaire. Surtout, elle produit une bioluminescence continue plus durable, prenant au moins une heure pour se désintégrer et facilitant considérablement l'imagerie en temps réel des processus biologiques et pathologiques ."


    Rendre la production de biocarburants à base d'algues plus efficace et moins chère

    Des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory ont développé un procédé innovant qui transforme les algues en bio-brut en moins de 60 minutes. Regardez la vidéo pour voir comment le processus fonctionne.

    De minuscules algues peuvent jouer un grand rôle dans la résolution des défis énergétiques de l'Amérique. Les algues, de petits organismes qui se développent rapidement et éliminent le dioxyde de carbone de l'atmosphère, peuvent potentiellement constituer une excellente source locale de carburant renouvelable et durable pour la flotte de transport de notre pays.

    De récentes percées scientifiques, financées par le Bureau des technologies bioénergétiques du Département de l'énergie (BETO), ont entraîné un certain nombre d'avancées qui contribuent à rendre le biocarburant d'algues plus compétitif et plus largement disponible. Ceux-ci inclus:

    • Le processus rapide de transformation des algues en pétrole brut réduit les coûts de production – Le Pacific Northwest National Laboratory du ministère de l'Énergie reçoit une reconnaissance nationale pour le développement d'un processus permettant de transformer les algues en pétrole biobrut en quelques minutes, créant potentiellement un substitut aux processus naturels qui ont produit des combustibles fossiles sur des millions d'années. Regardez cette vidéo pour en savoir plus sur le processus.
    • La découverte de la biologie cellulaire des algues surmonte le défi majeur des biocarburants à base d'algues – Des chercheurs du Scripps Institute of Oceanography ont réalisé une percée significative dans l'ingénierie métabolique des algues pour améliorer le rendement en lipides (les molécules de graisse stockant l'énergie qui peuvent être utilisées dans la production de biocarburants). Découvrez comment l'ingénierie métabolique peut augmenter la productivité des algues et réduire les coûts de production.

    En plus des avancées énumérées ci-dessus, un certain nombre d'entreprises de biocarburants à base d'algues tirent parti des accords de coopération du Département de l'énergie pour acquérir d'importants investissements privés, former des partenariats stratégiques et démontrer des niveaux de production pré-commerciale de biocarburants à base d'algues. Voici quelques exemples récents :

    • Une entreprise de biotechnologie industrielle soutenue par BETO dépasse l'objectif de production de biocarburants à base d'algues – Algenol a commencé à exploiter sa bioraffinerie intégrée à l'échelle pilote, ce qui démontre la viabilité commerciale de sa technologie de production de carburant en deux étapes. L'algénol contient une souche d'algues qui peut produire directement de l'éthanol, et le système peut ensuite convertir la biomasse restante en carburants hydrocarbonés tels que le biodiesel, l'essence et le carburéacteur. La bioraffinerie a aidé Algenol à dépasser son objectif de 9 000 gallons d'éthanol par acre par an à une productivité maximale, avec 1 100 gallons supplémentaires par acre par an de carburants à base d'hydrocarbures. Algenol prévoit d'étendre ses opérations à une échelle commerciale complète d'ici la fin de cette année.
    • Sapphire Energy rapproche la production d'huile d'algues d'une échelle commerciale – Sapphire Energy, un producteur de pétrole « brut vert » à base d'algues et récemment bénéficiaire d'un financement du DOE, a conclu des accords contractuels avec deux grandes sociétés pétrolières et gazières—Phillips 66 et Tesoro. Phillips 66, une entreprise intégrée de fabrication et de logistique d'énergie, s'est associée à Sapphire pour tester et mettre à niveau le « brut vert » de Sapphire en diesel conforme aux spécifications, ce qui signifie qu'il pourrait être déposé dans n'importe quel réservoir de carburant diesel existant et livré en utilisant l'infrastructure actuelle. Tesoro, un raffineur et distributeur indépendant de produits pétroliers, a conclu un accord d'achat commercial avec Sapphire pour son pétrole brut vert. Sapphire devrait produire la première huile d'algues du pays à l'échelle commerciale d'ici 2015.
    • Energy Department awards funding for integrated R&D on algal biology and downstream processing – During BETO’s Biomass 2013 conference, Secretary Moniz announced up to $16.5 million in funding for new algae biofuels projects. Hawaii Bioenergy, Sapphire Energy, New Mexico State University, and California Polytechnic State University all received funding to demonstrate algal biofuel intermediate yields of greater than 2,500 gallons per acre by 2018.
    • New Energy Department awards for low-cost algae production – Iowa-based BioProcess Algae LLC recently received $6.4 million from the Energy Department to evaluate an innovative algal growth platform to develop advanced biofuels for U.S. military jets and ships.
    • Collaborative outdoor algae production testing facilitiesup and running – The Arizona State University-led Algae Testbed Public-Private Partnership (ATP 3 ) and the University of Arizona Regional Algae Feedstock Testbed (RAFT) partnership recently kicked off their project work to help accelerate the research and development of algae-based technologies. Both partnerships manage algal biofuel research and development facilities across the United States and serve as learning environments for the next generation of scientists, engineers, and business leaders. Learn more about ATP 3 and RAFT.

    These projects, and the public-private partnerships supporting them, are helping our nation become less dependent on foreign oil, improving our energy security, and protecting our natural resources.