花の設計方法

花の設計方法 — ニック・デスノイヤー

ニック・デスノイヤー氏は、イングランドのノーリッチにいる植物生物学者で、自然界には存在しない花を設計・創造しています。今回のエピソードでは、彼の次のプロジェクトである「ペイントゥニア」について語ります。これは生きたキャンバスとして機能するペチュニアです。

ニック氏は、これらのペチュニアに誘導性遺伝子を組み込みました。デキサメタゾンという透明な分子でつぼみを軽く触れると、分子が細胞に浸透し、遺伝子をオンにして色素を生成させます。これにより、分子が文字通り特定の部分にどの色が現れるかを制御する、ペイント可能な花が生まれます。ニック氏の最終的な計画は、シアン、マゼンタ、イエローの3つの異なる誘導性遺伝子、つまり生合成経路をこれらのペチュニアに発現させることです。以前のプロジェクトでは、ニック氏は研究で一般的に使用される小さくて（そしてかなり醜い）植物であるシロイヌナズナを、小さなピンク色の「マイクロローズ」に変えました。

私たちは、花々に囲まれたこのエピソードを撮影しました。ニック氏は、それぞれの花がどのように形と色素沈着を得るのか、育種と遺伝子工学をどのように組み合わせて新しい花を作るのか、そして次にどの植物の交配を行うかを判断するために科学論文で突然変異をどのように検索するのかを、私に辛抱強く説明してくれました。彼の究極の夢は、どこにも存在しない奇妙で素晴らしい花で満たされた植物園を建設することです。

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タイムスタンプ

1:28 ペイントゥニア
7:46 花の設計ツール
18:47 ペチュニアの模様
33:16 新しい形質のエンジニアリング
40:38 アラビドプシスをピンクのマイクロローズに変える
54:26 植物への遺伝子導入
1:06:02 変異植物園
1:14:24 美しさは十分である
1:20:30 フラワーデザインスタジオ

トランスクリプト

デスノイヤー: 私が作りたいのは、入ると花を鑑賞するだけでなく、科学的なレンズを通してそれらを少し深く理解できるような植物園です。これらの花はそこにしか存在しないようにしたいのです。奇妙で素晴らしいものにしたいのです。この庭園を歩いていると、魔法のような感覚を得られるでしょう。庭園を歩いていると、もっと詳しく見ざるを得なくなるでしょう。この庭園を出た後、自然をより詳しく見たいと思うようになるでしょう。

マッカーティ: 今日のインタビューはニック・デスノイヤー氏です。彼はイギリスの植物生物学者で、ノーリッチにあるセインズベリー研究所のポスドク研究員です。そこで今日撮影しています。しかし、オンラインでは、彼は花のデザイナーとしてより有名です。育種、突然変異、遺伝子工学を用いて、彼自身の種類の花を設計し、創造しています。このインタビューをYouTubeで見ることができるなら、それがおそらく最良の選択肢です。なぜなら、たくさんの小道具があるからです。私たちが話すことになる花がたくさんあります。では、始めましょう。ニックさん、ようこそ。

デスノイヤー: お招きいただきありがとうございます。ここに来られてとても興奮しています。

マッカーティ: まずは発表から始めましょう。新しいプロジェクトに取り組んでいるそうですね。まだ発表していませんが、それについて教えてください。

デスノイヤー: 実は、しばらく取り組んでいるこのプロジェクトについてはまだ話していません。マイクロローズの後の私の次の大きなプロジェクトです。ペイントゥニアと呼ばれています。ペイントゥニアのビジョン全体は、それが生きたキャンバスであるということです。あなたが絵を描く普通のキャンバスは、死んだ植物、繊維、綿で作られていますが、これはあなたが実際に指示して自分で絵を描かせる生きたキャンバスです。そして、その中に多くの魔法があると思います。おそらく後で触れることができるでしょう。

マッカーティ: それは実際にどのように機能するのですか？それはエンジニアリングされたペチュニアの系統で、それについて教えてください。カメラに映っています。

デスノイヤー: ここにあります。これは最初のバージョンです。多くの反復があるでしょう。最終的なコンセプトは、3つの異なる誘導分子を追加することです。これらは、さまざまな段階や濃度で花のつぼみに処理できる小さな分子です。そして、それらの処理に基づいて、16時間後にオンになる色素生合成遺伝子の発現を誘導する転写因子を指示します。そしてある意味では、あなたは花の遺伝子発現を調整しており、処理後に花からフィードバックを得て、分子が花全体にどのように拡散するかを確認します。同じ場所で異なる色素が生成されることにどのように反応していますか？といったことです。

マッカーティ: これはここにある花の一つです。そして、これはあなたが実際に作った花ではないのですね？20年前の科学論文、研究論文からのものだそうです。

デスノイヤー: はい。

マッカーティ: しかし、彼らは基本的にペチュニアのエンジニアリング系統を作成し、デキサメタゾンという小さな分子でそれをペイントすると、花が開くにつれてその領域がピンク色になるのです。そして、このようになります。この花は実際にペイントされています。

デスノイヤー: 他にもいくつかあります。どのように処理するかによって、異なる模様を作れることがわかります。だから、この花を本当に芸術の媒体にしたいのです。花が本当にキャンバスになるのです。私はそれをペイントゥニアと呼んでいます。なぜなら、それはペチュニア・ハイブリダに基づいているからです。これはおそらく、アラビドプシスに次いで世界で2番目に研究されている花です。しかし、アラビドプシスよりもペチュニアの色についての知識がはるかに豊富です。その分野では最も研究されています。そして、本当に素晴らしいのは、これらの5つの融合した花弁が紙のように薄いことです。それらは約3細胞層の厚さです。だから、完璧なキャンバスのように見えます。

マッカーティ: あなたは基本的に誰かがすでに開発したこの系統を取り入れて、さらに色を追加したいのですね。異なる小さな分子誘導体でシアンや黄色をオンにできるようにしたいのです。それは実際にどれくらい難しいと思いますか？

デスノイヤー: これは、花がこれらすべての異なるクラスの色素を生成する最初のものである可能性があります。例えば、ベタレインを生成する花は通常、アントシアニンを生成しません。そのため、これらの色のブレンドがどのように見えるかは必ずしもわかりません。

マッカーティ: しかし、ベタレインの色は何ですか？アントシアニンは何色ですか？

デスノイヤー: そうです。これは絵を描くための生きたキャンバスになるので、3つの主要な色、シアン、マゼンタ、イエローが必要です。そして、これらを使って、全色スペクトルに到達するブレンドを作成できます。現在、マゼンタ、つまりアントシアニンがありますが、最終的にはシアンにするつもりです。少なくともシアンに近づけようとしています。シアンのために、私はより青みがかった装飾品種にこれを交配するつもりです。モーブ。実際、ここにあると思います。はい。この背景でも、これはアントシアニンですが、少し青みがかった色です。理想的には、完璧なシアンになるでしょう。この背景のアントシアニン生合成遺伝子の一部をその花に導入しようとしています。デキサメタゾンを加えると、少し青みが強くなります。そしてマゼンタについては、ベタシアニン、つまりベタレインを探しています。

そして黄色については、ベタキサンチンまたはカロテノイドのいずれかを目指しています。

マッカーティ: 黄色いものはありますか？

デスノイヤー: ああ、はい、ここにあります。これはより新しい系統です。この品種は約5年前に登場したと思います。そして、これは本当の黄色いペチュニアがそれまでなかったので、エキサイティングでした。これは「Bees Knees」と呼ばれ、完全に異なるクラスの色素です。カロテノイドと呼ばれます。これはおそらく、クロモプラスト内でのβ-カロテンの蓄積です。しかし、クールなのは、この本当の黄色を手に入れたら、それをすべてのアントシアニン系統と交配して、この色素が他の色素とどのようにブレンドされるかを見ることができることです。

マッカーティ: それがペイントゥニアの2色目を得る方法ですか？

デスノイヤー: まったくです。例えば、この黄色をこの濃い紫色の系統と交配すると、「ブラック・マンバ」という花が得られます。これは…真の黒とは言えません。それは真の黒とは何かという哲学的な問いのようなものです。しかし、これらのアントシアニンが特定のスペクトルの光を吸収し、黄色がそのスペクトルと重ならないため、光の多くを吸収します。そのため、黒い花のようなものが得られます。私がRGBではなくCMYKを目指しているのは、これらが2つの色のクラスだからです。RGBは加算混色です。つまり、画面のようなものです。画面は黒から始まり、赤色または青色を追加すると、それらがどのようにブレンドされるかが見えます。一方、現実の世界では、何かを照らしているのではなく、光の吸収である場合、それは減算混色です。だから、物理的な紙に印刷するのがCMYKである理由です。

マッカーティ: 花を設計することを考えると、制御できる次元は何ですか？どのようなパラメータを考慮しますか？そして、自然のデザインからどの程度逸脱できますか？

デスノイヤー: 私は花の設計の2つの主要な原則に分解して、思考を整理するのに役立てています。これは単純化です。視覚的なものに基づいています。香りや味、さらには音など、他の次元もありますが、これは視覚的なものに基づいています。私は花を彫刻することと、花に絵を描くことを考えます。

彫刻の観点からは、花の構造を再配置することを考えることができます。それは、どの器官がどこに配置され、いくつ配置されるかということです。そして、それらの器官が配置されたら、どのように形作られるかということです。そのサイズと形は、より器官形成です。そして、絵を描く側では、色や色素沈着を変更し、それらの色素がどこに配置されるかを考えます。それらの4つの主要な原則によるパターン化で、望むどんな花でも設計できると考えられます。

マッカーティ: 例えば、この花は野生種の花ですよね？これは人々がおそらくこのように見えるように品種改良した植物です。人々は何千年もの間、特定の形の花を創造してきたのですね？

デスノイヤー: はい。

マッカーティ: 構造、つまりこの最初の部分、彫刻の観点から見て、遺伝子工学から何か追加の利点があるのでしょうか？それとも基本的にすべて育種なのですか？

デスノイヤー: そうですね、文脈のために言っておくと、開花植物種は約30万種あります。そして、私たちが作ったすべての品種を考えると、数千万、野生種とその品種改良されたものだけでも数千万になります。育種の本当に美しいところは、誰でもできることです。それは非常にアクセスしやすいです。必要なのは、2つの花を交配し、種子を収集し、好きな形質を選択することだけです。これは1万年も遡ります。例えば、現代のトウモロコシはテオシントから来ており、それも花です。そしてこれは人類の成功の基盤となっています。おそらく人類の成功の最大の推進力は花の育種です。そして、純粋に美的目的のための育種がありますが、明らかに食料のための育種もあります。それは非常に強力です。スーパーマーケットで見かけるほとんどすべての花は品種改良されており、非常に多くの異なる形や奇妙な色、太陽の下のあらゆるものを生み出すことができます。

対照的に、バイオエンジニアリングは、より現代的で新しいものであり、私は、制御は少ないと言えます。新しい形質を作成するために導入できるレバーのようなものだと比較できます。そして、私が本当に興味があるのは、育種では作れない形質を作成することです。そのため、育種では、これらの花と交配できる植物のファミリー内に閉じ込められています。そして、このバラを別の種のバラと交配しようとすると、互換性がない場合があります。あなたが得られるのは自然の遺伝的多様性だけですが、それでもかなりの量があります。これらのペチュニアのそれぞれは、約200年前のペチュニア・アクシラリスの最初の交配に由来しています。しかし、私を本当に興奮させるのは、バイオエンジニアリングによって、自然の多様性と植物種から抜け出し、生命の木全体にアクセスできることです。

そして、進化が作成したすべての分子発明を考えることができます。そのため、これらの花の中には、バクテリア、菌類、人間など、進化が作成した分子発明や遺伝子を取り入れているものがあります。

マッカーティ: 過去2週間あなたと一緒に過ごして最も感銘を受けたのは、論文や突然変異、表現型に関する百科事典的な知識を持っていることです。「ああ、2002年にこの研究室がこの交配を行い、この突然変異を見つけ、その花はこれらの形質を持っていた」といったことを思い出すことができます。

デスノイヤー: はい。

マッカーティ: つまり、あなたの設計プロセスの大部分は、人々がすでに発見した突然変異とそれが花に何をもたらしたかを知ることなのですね。そして、それらを興味深い方法で交配すること。実際には遺伝子工学はあまり関与していないのですね？デザインには関与しており、後で色素を追加する他のプロジェクトについても話しますが、彫刻プロセスは適切な突然変異を見つけてそれらを育種することのようです。

デスノイヤー: はい、まさに。顧客から始めて、彼らにとって理想的な製品は何かを考え、それからコードに限定されるという典型的なデザインプロセスではありません。それは、コードが何を作れるかということです。そして、それを作るコードを知っていますか？そして、例えばアラビドプシスでは、それは世界で最も研究されている花です。34,000個の遺伝子があり、重要なもののほとんどの機能を知っています。そのため、それは遺伝子工学のための完全なサンドボックスであり、アラビドプシス用に作られたすべてのツールです。それは、彫刻の観点から花を遺伝子工学的に操作するための最も強力な媒体でしょう。

マッカーティ: アラビドプシスの突然変異のデータベースがありますね。基本的に、それを研究している人が非常にたくさんいます。しかし、あなたはペチュニアで働き始め、知られている突然変異ははるかに少ないのですね？なぜプロジェクトの最初の部分を突然変異を作るだけで過ごさないのですか？大量のペチュニア突然変異を作成し、独自の表現型を発見するのはどれくらい難しいでしょうか？

デスノイヤー: まあ、それをしたいのですが。しかし、現時点では、私と同僚のフアン・パブロだけです。そして、私はまだポスドクプロジェクトを持っており、実際、それが私の時間のほとんどを占めています。しかし、理想的なシナリオは、私が庭を持っていて、考えられるすべての突然変異を持っていて、突然変異誘発を行い、まだ見つかっていないものを見つけることができるということです。そのため、私が実際に扱っている多様性のほとんどは、商業品種であるか、アムステルダム・ペチュニア・ジェルムプラスム・コレクションからのものです。これはフランチェスカ・クアトロッキオとロナルド・キースによって維持されており、彼らは私をこの分野に導くのを大いに助けてくれました。

マッカーティ: 大規模な突然変異ライブラリを作成したい場合、実際にどのように行いますか？人々はどのように花を突然変異させてから表現型をスクリーニングするのですか？それは単に多くの待ち時間だと思います。化学物質を使用していますか？X線を使用していますか？何を使用しても違いはありますか？

デスノイヤー: 植物を突然変異させる方法はたくさんあります。特にアラビドプシスで有名なのはEMSと呼ばれるもので、これはポリメラーゼに間違いを多く起こさせる化学物質で、多くの突然変異が発生します。この化学変異原に種子を浸します。もう一つの方法は高速中性子です。これについてはあまり知りませんが、中性子を照射するのだと思います。これはDNAを破壊し、その後修復する可能性があります。別の方法は、実際に太陽光に当てることです。紫外線はより多くの突然変異を誘発します。まあ、それらはすべて育種に含まれます。最もクールなものの一つは、トランスポゾン媒介突然変異誘発です。そして、これは本当にクールな花です。これは実際にペチュニアが長年主要なモデル生物であった理由です。なぜなら、彼らはこの突然変異を発見したからです。この花は、現在W138と呼ばれています。これは、ドイツ語で「赤い鳥」を意味する「Roter Vogel」という商業品種に由来しています。

そして、科学者たちがこの植物を研究室に持ち込み、近親交配させたか、またはホモ接合させようとしたため、すべての後代は多かれ少なかれ同じで、再現可能な結果が得られるようにしました。しかし、クールなことが起こりました。それは、このトランスポゾンが、アントシアニンを制御する転写因子の一つであるAN1の内部にジャンプしたことです。そして、それはこの遺伝子のイントロンの境界線にジャンプしました。そして、トランスポゾンは、約230塩基対で、非常に不安定です。しかし、基本的に科学者たちはこれを見ました。彼らはすべての縞模様を見ました。トランスポゾンが移動していることがわかりました。そして、彼らはこのトランスポゾンがゲノムの他の場所にエキサイズしてジャンプすることを認識して、この植物を増殖させます。そのため、ペチュニアの突然変異のほとんどは、この系統に由来しており、トランスポゾンの配列を知っているので、原因となる突然変異を迅速に特定できます。そのため、フラッキングPCRを行います。

そして、それらの突然変異はすべてフランスのリヨンで維持されています。残念ながら、洪水ですべて失われたと聞きました。そして、ペチュニア・コミュニティ・カンファレンスにいたとき、彼らはこれらの突然変異をすべてどのように再確立するかについて話していました。私が本当に美しいプロジェクトだと思うのは、これらは野生種ですが、トランスジーンは持っていないため、庭で育てることができるということです。そのため、私は1万人の庭師にこれを配布するコミュニティ育種プロジェクトをしたいと思っています。彼らはそれを自分のペチュニアと交配したり、単にこれらの植物を育てて、これらのトランスポゾンイベントと現れる奇妙なものを文書化したりできます。そして、これには、私たちがペチュニアで知っているすべての突然変異のガイドブックが付属するかもしれません。彼らは原因となる突然変異を特定できるでしょう。

マッカーティ: そして、これらの赤い模様ですね？これらは基本的に、花が自然に白い細胞ですか？花は自然に白いですが、赤が見えるということは、トランスポゾンがジャンプしたことを意味します。

デスノイヤー: そうです。これはAN1突然変異の背景にあります。そして、それは通常白い花です。なぜなら、アントシアニンがないからです。そして、突然変異はこのDTPH1トランスポゾンで、遺伝子の内部にあります。そのため、イントロンの境界線にジャンプしたため、完全に翻訳することはできませんが、花弁の原基の発達中に早期にジャンプすると、その機能とすべての娘細胞の機能が回復します。そのため、細胞の系統をたどることができるセクターが得られます。そして、そのトランスポゾンがいつジャンプするかによって、セクターのサイズが異なります。これらは非常に大きなセクターで、非常に早期に発生しました。一方、開発の非常に遅い段階でジャンプした場合、単一の細胞にさえ発生する可能性があります。

マッカーティ: 他にもペチュニアがありますね？これはトランスポゾンペチュニアですか？これらのものは何ですか？

デスノイヤー: 見てみましょう。

マッカーティ: これは「Night Sky」と呼ばれていますね？

デスノイヤー: はい。

マッカーティ: Night Skyはどうなっていますか？

デスノイヤー: この花には白い斑点がたくさんあるので、Night Skyだとわかりますが、斑点は実際にはこれとは大きく異なる場合があります。これは転写後遺伝子サイレンシングの例です。さらにクールだと思います。これは逆転のようなものです。

ほとんどこのロールシャッハのような模様があり、非常に拡散しているのがわかります。この拡散した白と暗い紫色の背景ではなく、特に白から赤への色のグラデーションが見られる場合、それが転写後遺伝子サイレンシングであるとほぼ確信できます。なぜなら、これらは実際には、サイレンシングは小さなRNAによって媒介され、これらが原形質連絡を通じて拡散するからです。そのため、境界線に沿ってグラデーションが得られます。一方、前述のトランスポゾンは遺伝的イベントです。そのため、拡散はありません。これは実際に転写後遺伝子サイレンシングが発見された場所です。

マッカーティ: その話を教えてください。

デスノイヤー: これは別のペチュニアの背景であるV26から来ています。それは本当に紫色の系統です。この花です。そして、70年代か80年代だったと思いますが、科学者たちはこの花をさらに濃い紫色にしたいと考えました。そのため、アントシアニン生合成の初期遺伝子の一つであるカルコンシンターゼを過剰発現させました。そして、この植物を形質転換して過剰発現させたとき、実際にはより濃い紫色にはなりませんでしたが、多くの場合白に戻りました。そのため、形質転換体の約40％が白に戻ったか、奇妙なまだら模様や円、さらには花冠の接合部沿いの星形の模様があったと思います。そして、それが起こったとき、WTFな瞬間がありました。この論文の最初の著者は、当時遺伝子サイレンシングについて知らなかったため、これが起こりうるクレイジーな説明を考え出しながら、それを人々に示して歩き回っていたようです。

マッカーティ: そして、ここには他のペチュニアもありますね？これは元のトランスポゾン系統ですか？

デスノイヤー: Roter Vogelだと思います。これは美しいコーラルレッドです。これはアントシアニンの別のフレーバーであるペリグロニンです。

マッカーティ: なぜ一部のアントシアニンは赤く見え、一部は紫色に見えるのですか？

デスノイヤー: それは、経路をシフトさせる異なる酵素を持っているだけです。アントシアニンは非常に複雑な生合成経路であり、化合物がヒドロキシル化またはグリコシル化されます。そのため、これらの異なる酵素の存在または不在、あるいは発現レベルに応じて、異なる色にシフトします。実際、着色にはさらに別の層があり、それは液胞の酸性度に関係しています。これらのアントシアニンは液胞に入り込み、それは非常に酸性の環境です。そして、そのpHに応じて、青からピンクに変化します。庭にあるアジサイのように、土壌が非常に酸性なら青くなります。塩基性が高ければピンクになります。

マッカーティ: 他には？見てみましょう。たくさんのペチュニアを持ってきましたね？このペチュニアはどうなっていますか？

デスノイヤー: これです。クイーン・オブ・ハーツ、キング・オブ・ハーツがあります。これは、実際には名前を知りませんでした。私の同僚はそれをサイレント・プリンスと呼びました。ご想像のとおり、これも転写後遺伝子サイレンシングです。

マッカーティ: こちらはずっと制御されているように見えます。

デスノイヤー: ずっと制御されているように見えますが、育種家でさえその理由を知りません。星形の模様になっています。そのため、ペチュニアの遺伝子サイレンシングは、ほとんどすべての模様の原因です。しかし、それが特定の場所に現れる理由を知りません。しかし、それについてますます学んでいます。

マッカーティ: 明確にするために、この花は通常紫色ですが、紫色のコードをエンコードする遺伝子が発達のある時点でサイレンシングされるだけなのですね。そのため、花弁の白い部分になる細胞は白く見えます。そして、ここにいる間、ほとんどの花は自然に白いとも言っていましたね？白は花のデフォルトの状態です。

デスノイヤー: 白は、すべての器官のデフォルトの状態と言えるでしょう。そして、その上に色素が発現しているだけです。そのため、葉ではウイルス誘発性遺伝子サイレンシングという効果が得られることがあります。そして、科学者はしばしばPDSという遺伝子を標的として、ウイルス誘発性遺伝子サイレンシングが機能しているかどうかを知ります。その場合、葉に白いセクターがたくさん現れます。それは、葉緑体が分解されているため、葉緑体が蓄積せず、白に戻るからです。完全に白い葉を得ることができます。

マッカーティ: そして、ここにある最後のペチュニアは？

デスノイヤー: ああ、はい。

マッカーティ: これは本当に美しいので興味があります。色が脈を通して流れています。脈のように見えます。これはどうなっていますか？

デスノイヤー: これは、実際にはわかりません。しかし、血管系により多くのアントシアニンが蓄積していると推測します。おそらく師管の伴細胞でしょう。師管の伴細胞に有名なプロモーターであるSUC2があり、さまざまな遺伝子の発現を駆動できます。そのため、おそらく血管系ではよりストレスがかかっているため、より多くのアントシアニンがあります。実際、そこに発現している遺伝子があります。しかし、もし私がこの花をバイオエンジニアリングしたいなら、どのようにして花弁の異なる領域にアクセスできるか、どのようにして縁に沿ってだけ、どのようにして脈の中だけ、または中心やこれらの斑点だけにそれを配置できるかを考えるのは興味深い演習です。

マッカーティ: 基本的に、あなたのデザインを考えると、自然を見ているのですね。自然に現れるものを見ます。そして、あなたの頭の中で、「ああ、それを使いこなす方法を見つけられると思う！」と考えます。血管に色を入れたり、このように花弁の新しい層を追加したりするのと同じように、二重に重ねられた花弁。

デスノイヤー: はい。

マッカーティ: または、遺伝子サイレンシングを使用して、これらの本当に美しい模様を得るのですね。それは驚くべきことです。自然に目を向け、自然の多様性を見て、それから「ああ、これらのものを交配して望む特徴を得ることができる！」と考えます。

デスノイヤー: または、植物がそれをどのように作るかを考えます。バイオエンジニアリングでそれをリバースエンジニアリングするにはどうすればよいですか？

マッカーティ: それも、おそらくより詳しく見るようになりますね。

デスノイヤー: まったくです。それは実際にあなたの自然の見方を変えます。そして、それがプロジェクトの最も美しい部分だと思います。それは、あなたの仕事があなたの人生観にどのように影響するかということです。あなたが大工なら、おそらくいつも周りの木を見て、それに詳しく見ているでしょう。私はこのテーブルがどの木でできているかさえ考えなかったかもしれませんが、それはあなたが世界を見る方法に影響します。そして、花のデザイナーとして、あなたはすべての植物を進化の驚くべき発明として見始めるようになります。そして、それらがどのようにそれらを作るのかについて、あなたの想像力をかき立てます。

マッカーティ: これは技術的にはペチュニアですが、見た目はそうではありません。葉が形成されているところ…

デスノイヤー: 花弁はほとんどありません。

マッカーティ: つまり葉です。私が気づいたことの一つは、なぜ緑の花を見ないのかということです。確かに緑の色素があるか、花弁に葉緑素を戻す方法があるはずです。なぜ緑の花を見ないのですか？

デスノイヤー: 自然界に何かが見つからない場合、それは進化していないか、または進化するのが非常に難しいかのどちらかです。これは前者です。単にあまり適応していないのです。前述したように、花弁の唯一の目的は昆虫を引き付けて受粉させることです。そのため、緑の花弁は受粉者にとって目立たないかもしれません。実際、その花弁を食べたい草食動物をより多く引き付けるかもしれません。明らかに、緑の花弁を作る方法はたくさんあります。すべて必要なのは、それが萼片のアイデンティティに戻るか、葉緑体を失わないようにすることです。それを行うために多くの突然変異を行うことができます。しかし、それは通常進化しません。

マッカーティ: しかし、もしあなたが望むなら、それを拡大して緑の花のように見えるように、実験室でこれを育種できますか？

デスノイヤー: はい。ここにはありませんが、「ピカソ・ペチュニア」という花があります。それは私の好きな花で、ライムグリーンで、中央にピンク色の色素沈着があります。これほど劇的ではありませんが、それらの花弁は葉のアイデンティティをより多く持っていると想像できます。植物に感染して花を栄養状態に戻そうとする病原体もかなりあります。そして、これらのバクテリアは通常昆虫によって媒介されます。そのため、花、昆虫、バクテリアの共進化のようなもので、バクテリアは花を食物に戻して昆虫を誘引しようとしています。そして、昆虫が花を食べるとき、バクテリアを取得し、別の花に移動します。花の設計には生態学も関係しています。

マッカーティ: 私がほとんど見たことがないもう一つの色は、本当の青です。紫はたくさんあります。動物には青が見えますね？青いロブスターがいます。なぜ青い花を見ないのですか？

デスノイヤー: ここにある最も青い花を探していましたが、少しモーブがかっています。そして、あなたが青と呼ぶとき、あなたは非常に注意する必要があります。なぜなら、それは少しスキャンダラスになる可能性があるからです。最初の青いバラが出ました。それは「Applause」と呼ばれ、Floragineという会社から出ました。作るのに10年かかりました。そして、彼らがそれを生産したとき、彼らはこれが最初の青いバラだと言いました。しかし、目で見える人なら誰でもそれが紫色であるとわかります。そのため、青は、あなたが言ったように、本当の青い色素を持つことは非常にまれです。自然界では多くの青を見つけますが、その多くは構造色です。それは、下の色素と、花弁のクチクラやワックス状の表面の構造的な変化を使用して光を曲げることとの共進化です。そして、それはあなたに何かを伝えます。それは、青が実際に適応していることを伝えますね、なぜならそれは進化するからです。

そして、それは進化するのが難しいという第二のカテゴリです。おそらく、青い化合物は生合成するのが難しいか、コードを持っていないか、または化学物質が不安定であるかのどちらかです。花の中で最も典型的な本当の青は、蝶豆と呼ばれる花です。それはClitoriaとして知られています。だから、それが実際にどのように見えるか想像できます。そして、ジョン・インズ・センターのここにいる男性が、Clitoriaで青をもたらすアントシアニンを定義するために博士号全体を費やしました。そして、彼は実際に彼の博士号を私と共有しました。そして、それは素晴らしいです。なぜなら、彼は導入部分に青い色素のすべての伝承を持っているからです。すべての異なる色と、それらを作成するさまざまな方法を開発したすべての生物と、それらがどこから来たのかについて物語を語ることも美しいことです。そして青は興味深いものです。

マッカーティ: そして、雨が降ると半透明になるという花についても話していましたね。それは日本原産です。その花はどうなりますか？なぜ透明になるのですか？

デスノイヤー: はい。その花は、スケルトンフラワーと呼ばれています。そして、実際、ほとんどの花弁は、水に浸したり、完全に水で満たされるように浸透させたりすると、透明になります。白いペチュニアを取り、花弁の空気空間や葉肉に水を注入すると、透けて見えるようになります。それは、花が持っている実際の白い色素ではないからです。それは、光を拡散させているだけです。そして、それは細胞壁と空気空間の屈折率の違いによって引き起こされます。空気の屈折率は約1で、植物の細胞壁は約1.5です。そのため、植物の細胞壁を通過すると、光が曲がり、別の植物の細胞壁に当たって曲がります。そのため、光があちこちに散乱します。

もちろん、これは白く見えます。しかし、水で満たすと、水の屈折率は1です。空気と非常に近いです。そのため、そのまま通り抜け、透明になります。そして、スケルトンフラワーは、大きな気孔を持っているか、または非常に簡単に浸水する方法を持っていると想像できます。

マッカーティ: 透明になる花を設計したことはありますか？

デスノイヤー: まだですが、それはクールなものになるでしょう。おそらく、花の上にあるワックス状のクチクラを取り除く必要があります。なぜなら、花は浸水したくないからです。浸水すると、病原菌に感染しやすくなります。なぜなら、それはバクテリアでいっぱいだからです。ほとんどの植物の表面には、それを防ぐためのワックスコーティングがあります。

マッカーティ: レバーはすべてマッピングされたと感じますか？あなたは香りに関するものも持っていますね？進行中のプロジェクトがあります。しかし、香り—香りの他に、他のレバーもありますか？花の設計で実際どれだけ大きくすることができますか？

デスノイヤー: コードと発見されたコードが限られていると思います。そして、バイオエンジニアリングでは、それを育種と補完的なものと見なしています。育種では通常得られない形質を作成できます。そして、それを作成したら、育種で異なる系統にそれを導入し始めることができます。花の設計は、育種とバイオエンジニアリングの両方を包含します。バイオエンジニアリングの刺激的な部分は、その植物ファミリー内では決して進化しなかった形質を作成できることです。例えば、最近、光るペチュニアが作られました。アメリカで販売されているLight Bio社のホタルペチュニアです。少し暗いですが、それでも暗闇で光り、文字通り光子を放出し、ルシフェラーゼの基質をリサイクルしています。これは非常に信じられないことです。そして、そのようなことは、自然には新しい形質と、生物学の冒険的な側面について私を非常に興奮させます。そこでは、生命の木全体を見渡し、すべての分子発明は何であり、それらを創造的に実装して新しい模様、新しい色、新しい構造を作成する方法を考えています。

マッカーティ: そして、あなたの香りプロジェクトは何ですか？

デスノイヤー: 香りプロジェクトでは、まず、腐った肉の匂いに非常に敏感なものから始めたいと思いました。そのため、食虫植物がいくつかあります。それらは悪臭植物と呼ばれています。なぜなら、実際には昆虫を引き付け、腐った肉を模倣したいからです。ラフレシアのような、世界最大の花です。マレーシアにあり、非常に大きな赤い花です。しかし、それは最近発見された2段階の経路を通じてDMDSという化学物質を生成します。そして、実際、私の現在の教授であるソフィアン［カモウン］は、これらの酵素を発見した人物を知っていて、「臭いペチュニアを作れ」と言いました。しかし、これも潜在的にクールです。なぜなら、おそらくハエのような新しい種類の受粉者を誘引できるからです。そのため、遺伝子を合成し、常にバクテリアで最初にテストします。常に微生物学を使用して迅速なテストを行います。そのため、これらの2つの遺伝子の発現をバクテリアで増強し、私が最初に行ったことは、このバクテリアを1リットル作って一晩培養することでした。

それは少し面白い話です。なぜなら、翌日、それが本当にひどい匂いがするかどうか興奮して見に行ったからです。そして、私は少し心配していました。なぜなら、建物に入ると、建物全体が下水のような匂いがし、人々はそこで働けないとさえ話していました。そして、私はすぐに顔が青ざめました。ああ、これはすべて私のせいだと思いました。しかし、一部には、神よ、やったぞという気持ちもありました。そして、これはセインズベリー研究所で最も伝説的な話になるだろうと思いました。そして、私は近づき、人々に話しています。「多分私です」と言っています。そして、バクテリアを培養しているシェーカーに近づき、それを開けると、E. coliと同じ匂いがしました。

そのため、偶然にも、この死体花遺伝子バクテリアの大規模フラスコ培養を培養した日と同じ日に、下水管の一つが壊れていました。そうは言っても、バクテリアを嗅いだとき、まだ少し下水のような匂いがしました。そして、遺伝子を持たないコントロールを持ってきたセインズベリー研究所全体でブラインド嗅覚テストを行いました。そして、彼らはダブルブラインド嗅覚テストを行い、7人中7人が区別できました。今、これらの遺伝子をペチュニアに入れると、その匂いがトリガーされるかどうかを確認します。代謝物の前駆体が必要であり、遺伝子産物は細胞の正しい場所にある必要があります。それらは常に2つの考慮事項です。そして、それらが機能する場合、異なる受粉者でテストして、受粉者の切り替えができるかどうかを確認したいと考えています。

私は、通常、タカハネアゲハ、ハチドリ、ミツバチに受粉されるペチュニアが、ハエに受粉されるようになることを望んでいます。

マッカーティ: なぜ良い匂いではなく悪い匂いを選んだのですか？

デスノイヤー: それは単に最初に思いついたことです。ソフィアンはたまたまそれに取り組んでいる人を知っていました。しかし、後で、この話をすると、最初に目指すのに最も良いことだと気づきました。なぜなら、それは非常に強い反応を引き起こすからです。そして、一部の人はそれを本当に嫌い、一部の人はそれを愛しています。そして、おそらく最高の芸術は、観客を分けるか、非常に強い感情的な反応を生み出す芸術です。そして、腐った肉の匂いを花にすることよりも、より感情的な反応を生み出すものは何でしょうか？しかし、それは美しい芸術プロジェクトでもあります。なぜなら、それは美しさとは何かを問いかけるからです。私たちにとっては、これは嫌な花だと思います。そして、おそらくハチドリにとっても。しかし、それがハエにとって魅力的になった今、美しさは主観的です。ハエはその花をより美しいと感じるかもしれません。そのため、興味深い質問を提起します。

マッカーティ: そしてもちろん、花は私たちの美的感覚のために進化したわけではありません。それらは受粉者を誘引するためにそのように見えるように進化したのですね？それが花のすべての機能です。

デスノイヤー: 昆虫に受粉される自然界で見つけられるほとんどすべての花は、その昆虫が美しいと感じるものの物理的な現れです。そのため、世代から世代へと、それらは自分たちが最も美しいと感じるものを選択し続けています。そして、それはその昆虫の美的感覚の物理的な現れです。

マッカーティ: アラビドプシスについて話しましょう。あなたの最初の花の設計プロジェクトはマイクロローズでした。それは基本的にアラビドプシスで、あなたが育種し、次に色を得るためにトランスジーンを追加しました。だから、通常の野生種から始めましょう。これは通常のアラビドプシスですよね？とても平凡に見えます。そして、それはあなたが植物育種家が何世代にもわたって近親交配させてきたと言ったからです。なぜ彼らはそもそも近親交配させたのですか？

デスノイヤー: 科学者たちは、それがほぼ完全にホモ接合系統になるまで自家受粉を続けました。これは、その植物からのすべての種子が多かれ少なかれ同じ形質を持つことを意味し、実験の再現性を高めます。

マッカーティ: なるほど。

デスノイヤー: しばしば、科学者が植物の新しいモデル生物を採用したい場合、最初のステップは、それを完全ホモ接合にするか、または約10世代の間自家受粉を続けることです。

マッカーティ: 基本的に、すべての後代が同じになるまで、自分自身と交配させるだけなのですね。

デスノイヤー: はい。しかし、それでもわずかに異なります。世界中のさまざまな研究室で野生種を見つけて配列決定した場合、それぞれがわずかに異なると確信しています。そして、これは結果に不一致をもたらす可能性があります。また、異なる野生種背景もあります。Landsberg、Columbia、Erectaがあり、さらに多くのものがあります。しかし、ここで見られる最も一般的なものはColumbia、ミズーリ州コロンビアのようなものです。

マッカーティ: しかし、外を歩き回ったら、アラビドプシスがどこにでも見つかるでしょう。しかし、それは実際にはこれのようには見えないでしょう？

デスノイヤー: いいえ、非常に、非常に似たように見えるでしょう。野生でも、アラビドプシス・タリアナはほとんど自家受粉していると信じています。それは悲しい話です。なぜなら、植物が自家受粉戦略を進化させると、最初は非常に効率的だからです。なぜなら、多くの種子を生産できるからです。しかし、それは進化的な行き止まりのようなもので、新しい多様性を生み出すことができないからです。

マッカーティ: そして、アラビドプシスの設計を考え始めたとき、最初に何をしたのですか？

デスノイヤー: 実は、最初にアラビドプシスを設計したのは蛍光タンパク質でした。私の博士課程はすべて植物の生殖に関するもので、花の中での二重受精のライブイメージングを行っていました。しかし、これを通じて、私は花にさまざまな蛍光系統をすべて開発しました。そのため、私はこれらすべてを交配し始め、蛍光タンパク質による遺伝的絵画として考え、植物のさまざまな部分を強調しようとしました。そして、新しいツールが登場しました。実際、ポスドクが研究室に持ち込んだものです。彼のジャーナルクラブでこの論文について話していたのをまだ覚えています。彼はRUBYというツールを持ち込みました。RUBYはビーツからの3つの遺伝子—CYP76AD1、DODA、およびグルコシルトランスフェラーゼ遺伝子—であり、自己切断可能なP2Aリンカーで区切られているため、1つのmRNAで3つのタンパク質を生成できます。それはエレガントです。そして、彼らはこれを遺伝子発現の選択マーカーまたはレポーターとして使用しました。

そして、このポスドクは、彼が花粉を研究していたので、それを花粉プロモーターの下に置きたかったのです。彼はそれを花粉管の成長を追跡するためのマーカーとして使用したかったのです。しかし、単一細胞レベルでは、花粉管はまだ半透明なので、実際には機能しませんでした。しかし、RUBYのような構築物で植物を形質転換する際に、多くの偶然の発見があります。それは複数のコピーを持つか、ゲノムの異なる部分に入る可能性があります。そのため、彼は、花全体、または花弁だけ、または花粉だけがピンク色に着色された多くの形質転換系統を拾い上げました。しかし、彼の実験ではうまくいきませんでした。

マッカーティ: はい。

デスノイヤー: 彼はそれらを捨てようとしていました。しかし、私は、蛍光タンパク質で遺伝的絵画を長年描いてきたので、「わあ、これは実際に見える！」と思いました。同時に、これらの花のすぐ隣に、アガマス突然変異体がありました。要するに、花弁、萼片、雄しべ、心皮を生成する代わりに、萼片、花弁、花弁、萼片と繰り返します。それは不定な花になります。そして、私はコースを教えていました。だから、これらの花を育てていたのです。そして、学生たちは常にこれが一番好きです。なぜなら、それはスーパーマーケットで見かける商業的な花の多く、つまりこの二重花弁の表現型を持つものの遺伝的な基盤だからです。それらは小さなバラのようです。私はアガマス（これらの植物は生殖器官を生成しません）のキャリアとこのRUBY系統を交配しました。これは実際、面白い話です。なぜなら、それはアガマスのキャリアでしたが、これは非常に古いEMSアレルだからです。

そして実際、この突然変異のための選択マーカーがありませんでした。

マッカーティ: EMSとはどういう意味ですか？

デスノイヤー: これは突然変異を誘発できる化学変異原です。初期の頃、人々は順遺伝学スクリーニングを行うためにアラビドプシスを突然変異させていました。彼らは種子を化学物質に浸し、興味深い突然変異が現れるのを観察していました。そして、EMSが機能したかどうかは、葉の一部に白いセクターが現れた場合、または約10,000分の1の植物がアガマス突然変異体をもたらした場合にわかります。彼らはこれを変異誘発が機能したかどうかを確認するための代理として使用します。しかし、これらを増殖させるのは非常に困難です。なぜなら、これらは種子を作らないからです。これらを増殖させる唯一の方法は、植物学的に切断することですが、アラビドプシスではできません。または、突然変異のキャリアを通じて増殖させることです。そのため、野生種のように見える植物を見つけ、アガマスアレルに対してヘテロ接合体になります。しかし、これはEMSアレルであり、選択マーカーがなく、ジェノタイピングもできなかったため、古典的な遺伝学を通じて行います。野生種のように見える植物のすべての種子を培養し、次の世代で突然変異が現れるかどうかを確認します。

そのため、私はアガマスのキャリアだと思った植物を交配しました。この植物がキャリアである確率は3分の2しかなく、これらの2つの植物を交配しました。そして、別の宇宙では、その植物は野生種で何も得られなかった3分の1でした。そして、私はそれらを単にゴミ箱に捨てたでしょう。それが、偶然の発見があるということの意味です。そして、私はこれらの2つの花を交配しました。最初の世代、つまりF1（フィラアル1）を育てます。そして再び、私はそれらをジェノタイピングしていません。また、後代が突然変異を運んでいるかどうかもわかりません。そして、それらは今、それに対してヘテロ接合体であるため、これよりも少しピンク色が薄いだけです。私はその植物を自家受粉させ、F2でピンク色の小さなマイクロローズが現れるのを見つけることを望みました。この交配から派生したF2集団では、アガマスに対してホモ接合体である植物がいくつか見つかりました。つまり、二重花弁の表現型を持ち、RUBYに対してホモ接合体であり、これは少しこれのように見えました。

これはコース内でより多くの関心を得られるだろうと思いました。そして、これは蛍光タンパク質による遺伝的絵画よりも、一般の人々にリーチするためのより良い方法になるかもしれないと思いました。そのため、私はこのプロジェクトを研究所全体に持ち込み、見つけられるすべての人に見せました。そして、賛否両論がありました。若い学生、学部生や修士課程の学生は、「うわー、それはすごい。これをこれに変えて、大きくてピンクになったんだね」と言いました。しかし、ポスドクや教授に持っていくと、「ああ、交配したんだな。さあ、仕事に戻れ。何をしているんだ？」と言われました。しかし、私は、特に野生種と新しいバージョンを比較して、バイオテクノロジーで何ができるかを人々に示すとき、人々はこれをクールだと思うだろうとかなり確信していました。

私はすでに4年間オンラインで科学芸術作品を作成していました。そして、この投稿を投稿したところ、人々が私にお金を申し出てくれたのは初めてでした。そして、いつかこれが起こることをいつも望んでいました。そのため、このマイクロローズを作った後、教授に見せたところ、「ああ、この突然変異とこの突然変異を導入して、それを大きくしたり、花弁を増やしたりできる」と言われました。そのため、私はそれをインスピレーションとして、次の1年間でこれらのバラをアップグレードしました。そのため、潜在的なスタートアップとしてではなく、芸術的な観点から、花の設計は実際にできることなのか、それとも単なる単純な交配なのか、という観点から探求しました。そして、これは科学における最もエキサイティングな時期の一つでした。なぜなら、それは私にとって、科学を見る方法を変え始めたからです。

私は博士論文を書いていましたが、アラビドプシスの研究に関するすべての文献も探求していました。それには10,000以上の論文があります。しかし、今、私はこの研究の有用性を見始めました。花から何かを作ろうとするとき、実際に作成できる影響力のある論文は何だろうかと考え始めます。これらの論文をスキミングし始め、それらを突然変異のカタログとして見始めました。何がこれらの花を少しでも美しくできるだろうか？そして、花を少しでも美しくする遺伝子は非常に少ないです。私は約5つを試しましたが、CRISPR用のプライマーを注文して、これらのピンクのバラをCRISPRで形質転換し始めました。そして、バイオエンジニアリングで達成できると思う、しかし育種ではできない、いくつかの簡単な成果も目指しました。それは、花をインタラクティブにすることです。例えば、誘導性遺伝子カセットを使用して、小さな分子を追加して色素の生成を指示できます。

1年間かけて、突然変異の多くの異なる組み合わせと、色を制御するための多くの異なるトランスジーンを探求しました。そして、その間ずっと、私は頭の中に、花が—萼片、花弁、花弁、萼片ではなく、少し乱雑になる—もっと大きくなるというビジョンを持っていました。それは、萼片と花弁、花弁、花弁がずっと下にあり、より対称的で大きく、そして、誘導システムで達成できると思った、血のような赤い中心を持っています。そして、私は寝るときに、この燃えるようなビジョンを持っていたことをはっきりと覚えています。「これを作りたい」と。そして、1年間かけて多くの奇妙なことを探求し、何が機能し、何が機能しないかを理解しました。そして、2024年12月頃、erecta、agamous、supermanに対してホモ接合体で、clavata3に対してヘテロ接合体である1つの系統が現れました。

そして、それはRUBYトランスジーンも背景に持っていました。それは、約5つの異なる編集があったと言えます。そして、これは—私は非常に興奮しました。なぜなら、私の目には、元のものよりもはるかに美しかったからです。そして今回—そして研究所にそれを持っていったとき、私はずっと異なる反応を受けました。実際、私はアラビドプシスでキャリア全体を過ごした教授数人にそれを持っていきました。例えば40年間。そして、彼らは私にそれがどの種であるかを尋ねました。そのため、私はそれを、何かを成し遂げているという肯定として受け取りました。

マッカーティ: 得られた興味深いマイクロローズにはどのようなものがありましたか？もしまだそれに取り組んでいるなら、他の色や、拡張に関して他に何を考えていましたか？

デスノイヤー: そうですね。私が探求した他の遺伝子のいくつかは、器官形成に関するものでした。DA1とEOD1という2つの遺伝子があり、花弁のサイズを制御します。前述したように、花弁は不可欠ではなく、その形やサイズは生理機能にほとんど影響しません。そのため、フリル状の縁を作る突然変異frl1や、それらを大きくするda1とeod1などの突然変異を導入できます。花芽のサイズとバランスに影響を与えるclavata3のような突然変異を導入できます。そこでは、奇妙なもの、つまり奇形化した花や腫瘍のようなものも得られます。

マッカーティ: 私たちは奇形化した花を持っていますね？

デスノイヤー: はい、持っています。

マッカーティ: それを見せてください。

デスノイヤー: これはほぼ間違いなく奇形化した茎です。そして、栄養成長の茎頂がこの突然変異背景で大きくなりすぎた可能性があり、すべての茎が融合し始めました。

マッカーティ: しかし、それはまるで2本の茎のようです。非常に太く平たい茎のようです。こんな植物は見たことがありません。

デスノイヤー: しかし、これを見たら、自然界でも見つけるようになるでしょう。特にタンポポを見ると。タンポポはクローンで繁殖するため、遺伝的多様性がほとんどありません。そのため、突然変異を起こしやすいのです。そして、clavata3で突然変異を起こし、そのように奇形化し始めることがあります。

マッカーティ: それも茎頂で起こるのですね？一つの中心ではなく、分割された中心を持っています。

デスノイヤー: その通りです。

マッカーティ: 基本的に、花を最初に彫刻するために、突然変異体との交配を行っていました。そして、教授は他の交配を提案しました。しかし、その後CRISPRを使い始めましたね。そして、それに興味があります。ここに来る前に、私は植物の世界について何も理解していませんでした。組織培養やアグロバクテリウムについて話されると、それはほとんど神秘的なことでした。だから、それを説明してもらえますか？あなたが—ここにいくつかのプレートがありますが、それらのいくつかは何ですか？そして、どのようにして遺伝子をアラビドプシスに入れるのですか？

デスノイヤー: 植物に遺伝子を入れる方法はたくさんあります。それは、あなたが扱っている種によって異なります。アラビドプシスは非常に有名で、簡単に形質転換できるモデルなので、有名です。そのため、自然界に存在するアグロバクテリウムというバクテリアに遺伝子を導入します。これは自然に植物に感染し、クラウンゴール病と呼ばれるものを生成します。傷ついた植物からの化学信号、例えばアセトシリンゴネは、アグロバクテリウムを活性化します。バクテリアはこの分泌システムを生成します。これは小さな針のようなもので、植物細胞に突き刺さり、T-DNAと呼ばれるものを挿入できます。自然界では、このT-DNAは腫瘍誘発遺伝子を運びます。そのため、植物は基本的にバクテリアの宿主となり、バクテリアに代謝物を供給し始めます。非常に賢い科学者たちは、「ああ、腫瘍誘発遺伝子を取り除き、この美しい発明を植物に遺伝子を挿入するために使用しよう」と考えました。

そして、そのアグロバクテリウムを手に取り、アラビドプシスの花をバクテリア溶液に浸し、種子を収集した人がいました。そして、驚くべきことに、それは遺伝子を花の卵細胞に入れるのに十分でした。次の世代は、安定して統合された遺伝子を運びます。

マッカーティ: バクテリアに浸すだけでいいのですか？

デスノイヤー: まさに。そして、それはアラビドプシスでは、花の発生のために非常にうまく機能します。非常に早い段階で、種子を運ぶ心皮が融合して溝を作る段階があります。その段階で、アグロバクテリウムが入り込み、後で心皮がそれを包み込みます。そして、それが卵細胞になる細胞に感染します。そのため、それはアラビドプシスの解剖学に基づいています。このペチュニアをアグロバクテリウムに浸しても、うまくいきません。

マッカーティ: そして、ペチュニアの話に戻ると、ペチュニアを形質転換するには、組織培養を使用する必要がありますね？それはどのように機能しますか？

デスノイヤー: 基本的に、ペチュニアの場合、葉の切り株を取り、オーキシンとサイトカイニンという異なる濃度の植物ホルモンを含む培地に置きます。これらの植物ホルモンの適切なバランスにより、細胞は分化した状態から、幹細胞のような未分化な状態に戻ります。そして、カルスと呼ばれるものを生成し始めます。カルスは全能性があります。それは、完全に新しい植物を生成できる未分化な細胞です。

そのため、葉を切るときに、早期にアグロバクテリウムと共培養します。アグロバクテリウムは葉細胞に突き刺さり、T-DNAを挿入します。そのT-DNAと一緒に、選択マーカーを追加します。これは、それを着色するRUBYトランスジーンや抗生物質耐性遺伝子のようなものになります。共培養後、抗生物質でアグロバクテリウムをすべて殺し、カルスを誘導する選択培地に葉組織を置きます。今回は、トランスジーンを運ぶカルスだけが生き残り、植物全体を生成します。

そして、そこからシュートが成長し、次の植物が生成されます。最終的に、それをシュート培地から根培地に移動させます。そこには植物ホルモンがほとんどまたは全く含まれていないため、シュートは根を生成し始めます。オーキシンとサイトカイニンは、実際にはシュートと根の遺伝子を異なる方法で調節しています。

マッカーティ: そして、ペチュニアのような組織培養が必要な場合、プロセスはもっと時間がかかりますね？

デスノイヤー: これは日付が付いているかもしれません。実際、これは植物を移したときです。しかし、これは切り取ってから約2〜3ヶ月後だと思います。それは非常に注目に値します。この植物全体が、葉の単一細胞から来ています。

マッカーティ: 植物が成長する物理的な限界があります。しかし、アラビドプシスを浸すとき、すぐにそれを取り出して植物を再成長させることができますね？アラビドプシスとペチュニアの次の世代を形質転換して成長させるのは、どれくらい速いですか？

デスノイヤー: そうですね。アラビドプシスは成長に約1ヶ月半かかります。4週間以内に花を咲かせることができます。それらを浸し、種子を生産するのに約2〜3週間待ち、それらを入手すると、形質転換された植物が得られます。約1ヶ月半で世代から世代へと進むことができます。そして、それが、1年以内に約5世代をこなすことができた方法です。ペチュニアでは決してできませんが、ペチュニアははるかに大きく、丈夫な植物でもあります。そのため、成長に時間がかかるだけです。

マッカーティ: そして、マイクロローズプロジェクトでは、おそらく、より大きな花で遊び始めることができるので、アラビドプシスからペチュニアに移行したのですね？しかし、それも時間がかかり、研究者はアラビドプシスと比較して突然変異をマッピングした数が少ないのですね？花を選ぶ際のトレードオフは何ですか？何を考えていますか？

デスノイヤー: 実は、これらのマイクロローズを作り始めたとき、一生この仕事をするだろうと確信していました。私はそれを「千の花コレクション」と呼んでいました。私は「千種類の異なるバージョンのこの花を作るつもりだ」と思っていました。しかし、アラビドプシスでさえ、一般の人々との間にはまだ断絶があることに気づきました。ほとんどの人はこの花を知りませんし、人々が本当に興味を持つには少し小さすぎます。ほとんどの場合、単に慣れていないのです。

この最初のプロジェクトは、花の彫刻という点でも最も影響力がありました。そして、それはアラビドプシスで知られていたすべての突然変異のおかげで可能になりました。そのため、次のプロジェクトでは、主に遺伝的彫刻から遺伝的絵画へと移行したいと思いました。それが、ペイントゥニアというアイデアを思いついたときです。

そして、ペチュニアはおそらくアラビドプシスに次いで2番目に研究されている花でしょう。色についてはもっとよく知っています。利用できる静的な多様性もはるかに多いです。そして、それは美しいキャンバスです。そのため、最近では、私は完全にペチュニアに切り替えました。しかし、ペイントゥニアを作った後、別のシステムにも切り替えたいと思っています。

それが花の設計の美しいところです。それは本当に無限です。一つのものに飽きたら、別の媒体に移行できます。それぞれの花で、その成長行動、特定の治療への反応方法を学び始めます。組織培養さえも習得する必要があります。私はこの生物を習得することを考えています。それをツールベルトに入れて、それを行うことで、植物との深い繋がりを育みます。そして、あなたは進み続け、さまざまな植物を習得します。

水彩から油絵、粘土に移行するようなものです。

マッカーティ: また、ここにいたとき、植物に感染させることができるウイルスもあると話していましたね？植物のエンジニアリングには非常に多くの次元があります。考えると、育種、CRISPR、トランスジーン、病原体、そしてこれらのすべて—あなたは植物の発達を調整しているようなものですね？考えていたウイルスにはどのようなものがありましたか？もうそれを行っていないことは知っていますが、人々はウイルスをエンジニアリングすることについて聞きたがらないので。

デスノイヤー: まさに。実際、植物をエンジニアリングしたい場合、見るべき最良の場所の一つは植物病原体です。なぜなら、それらは自然に植物の機械を乗っ取るからです。例えば、フィトプラズマは、花を栄養成長の茎頂に逆転させます。それらは植物の機械を遺伝子レベルまたはタンパク質レベルで調節できるすべての遺伝子を持っており、病原体はあらゆる種類の模様を作ります。

実際、散歩に出かけたら、葉を見てみてください。感染しているものを見つける可能性はほぼ間違いありません。最も有名な感染した花の一つは「センパー・オーガスツス」です。これは、炎のような、炎のような模様と赤い縞模様を持つチューリップでした。当時、人々はこのタイプのチューリップを見たことがありませんでした。そのため、チューリップ・マニアと呼んでいました。なぜなら、このチューリップはばかばかしく高価になったからです。

しかし、後にウイルスがこの効果を引き起こしていることが判明したため、少しスキャンダルでした。そのため、遺伝しません。そして、多くの花は時間とともにしおれ始めます。この花を手に入れるのは大金の無駄でした。今では、育種によって、「センパー・オーガスツス」のように見えるチューリップを得ることができますが、それは現在、転写後遺伝子サイレンシングです。

マッカーティ: 安定しませんか？

デスノイヤー: 安定します。チューリップでは安定した不安定な遺伝子サイレンシングを得ることができます。以前は、ウイルスがこれらのさまざまな種類の模様を作るのに最適な方法になると考えていました。しかし、それらについて学び始めると、それらは生きておらず、単なる粒子であるため、植物内を積極的に移動する方法がないことに気づきました。そのため、それらはバルクフローまたは拡散に基づいて植物内を移動します。それらは血管に入り、静脈を介して広がり、その後原形質連絡を介して広がります。ウイルスから見られる多くの模様は、実際には多かれ少なかれ同じです。それは単に血管を介して拡散しているだけです。そうは言っても、新しい遺伝子を導入するため、ウイルス誘発性遺伝子サイレンシングと呼ばれるものがあり、興味深い模様が得られます。

そして、理論的には、植物を移動する際に色素を導入するようにウイルスをエンジニアリングして、クールな模様を作成できると想像できます。植物ウイルスを扱うライセンスを持っているので、それについて考えていました。しかし、それは重要な考慮事項でした。生物学的設計を行うときは、常に「これをできるか？」だけでなく、「これをすべきか？」を考える必要があります。そして、それは価値がないと思いますし、正しいメッセージも送っていません。

マッカーティ: ここにいる間、あなたは、夢の一つは突然変異した花、そしておそらく自然とは異なる種類の花に受粉する突然変異した昆虫で満たされた温室を建てることだと言っていましたね。私の質問は、なぜそれがあなたの夢なのですか？なぜそのようなものを作るのですか？自然の多様性と美しさは、私たちの感謝には十分ではありませんか？なぜ突然変異した温室が必要なのですか？

デスノイヤー: まず、世界中に何千もの植物園があり、そこでは生物の世界の多様性と自然の美しさを展示できます。それらは私のお気に入りの場所です。新しい街に行くときは、植物園に行くことだけが重要です。それは博物館のようなものです—進化が作成したすべての美しいものと、私たちが育種で作成したものすべてを展示する自然史博物館です。そして、それは本当に魔法のようなものです…

しかし、これに関しては、それは単なる賞賛です。花を見て、それが何であるかに対してそれを感謝します。しかし、花と対話したり、そのゲノムとインターフェースしたりすると、さらに美しさが増すと思います。それは、より深いレベルでそれを理解し始め、それが少し魔法のように感じられます。実際、それは私が現実に見つけられるファンタジーに最も近いものです。

そして、それが本当の動機です。生物学のスタジオジブリを作るのです。人々が見たときに魔法とファンタジーの感覚を植え付ける何かです。科学的なレンズを通して自然をより多く見ることで、それが達成できると思います。自然について学ぶことで、その美しさが実際に損なわれるという考え方があります。しかし、私はまったく逆だと思います。

有名な物理学者であるリチャード・ファインマンの有名なモノローグがあります。きっと聞いたことがあるでしょう。彼は花についてモノローグを持っています。それは「花への頌歌」と呼ばれています。

ファインマン［引用］: 私には芸術家の友人がいて、彼は時々私があまり同意しない見方をします。彼は花を手に取って、「見て、どれほど美しいか」と言います。そして私も同意します。そして彼は言います。「ほら、私、芸術家として、これがどれほど美しいかが見える。しかし、あなた、科学者として、これをすべて分解すると、それは退屈なものになる。」そして、私は彼が少し変わっていると思います。

まず、彼が見る美しさは、他の人々や私にも利用可能です。私は、彼ほど洗練されていないかもしれませんが、花の美しさを鑑賞できると信じています。同時に、私は彼が見るよりもはるかに多くのことを見ます。私はそこに細胞があることを想像できます。内部の複雑な行動も、美しさを持っています。つまり、それは単に1センチメートルの次元の美しさではありません。そこには、より小さな次元の美しさ、内部構造、プロセスもあります。花の色が昆虫を誘引して受粉させるために進化したという事実は興味深いです。

それは昆虫が色を見ることができることを意味します。それは質問を追加します：この美的感覚は下位の形態にも存在しますか？なぜそれが美的感覚なのですか？あらゆる種類の興味深い質問があり、科学的知識は、花の興奮、神秘、畏敬の念を増すだけです。それは増やすだけです。それが減らす理由がわかりません。

デスノイヤー: そして、私は、入ると花を鑑賞するだけでなく、科学的なレンズを通してそれらを少し深く理解できるような植物園を作りたかったのです。そして重要なことに、これらの花はそこにしか存在しないようにしたいのです。それは、この花はここでしか見つけられないと気づく魔法のような瞬間です。

典型的な育種家の評価基準、「これは花瓶の持ちが良い」、「これは非常に豊かで大きくカラフルだ」は使いたくありません。奇妙で素晴らしいものにしたいのです。この庭園を歩いていると、魔法のような感覚を得られるでしょう。そして、それぞれの花には、突然変異が何であるかの簡単な説明があります。ほとんど間違いなく、庭園を歩くたびに、何が起こっているのかを詳しく見ざるを得なくなるでしょう。

そして、それが本当のテイクアウェイです。この庭園を出た後、自然をより詳しく見たいと思うようになるでしょう。

マッカーティ: それは、私たちが直前に植物を見ていたとき、ペチュニアを見ていたときと同じです。すべてのペチュニアには異なるもの、異なる物語があります。遺伝子サイレンシングのものもあれば、トランスポゾンのものもあります。

デスノイヤー: スタジオジブリは見ていますか？

マッカーティ: それらの映画が大好きです。

デスノイヤー: そして、それらの映画を見ると、ある感覚を得ますね？

マッカーティ: 人間性を感じます。

デスノイヤー: 宮崎駿のビジョンを感じます。彼について少し学ぶと、それが彼の物語に反映されているのがわかります。そして、ハウルやもののけ姫を見た後のような感覚があります。私は生物学でその感覚を作り出したいのです。それはどのように可能ですか？そして、それは可能だと思います。

レックス・フリードマンのネリ・オックスマンとのポッドキャストが私のお気に入りの一つだと話したと思います。彼女は、夢に夢中になっている現実主義者と、現実主義に夢中になっている夢想家がいると言いました。そして、あなたが雇いたいのは現実主義に夢中になっている夢想家です。彼らは夢のために生き、ファンタジーのために生き、しかし現実に基づいています。彼らはそれを現実のものにしたいだけです。

子供の頃、私は夢中になって夢を見ていました。私はすべてのファンタジーを持っていました。そして、無邪気さを失ったときのような瞬間がありました。「くそ、世界は本当に退屈な場所だ」と思いました。

年を取ると、単調さに陥り、ファイナルファンタジーもキングダムハーツもありません。壮大な冒険に出かけることはありません。そして、実際、それは少し愚かです。しかし、子供の頃、私はそれらのすべての感情を持っていて、明らかにそうではない大人を見ていたので、私は文字通り自分自身に約束をしました。「この感覚は消えていくので、覚えておく必要があります。それにしがみつく必要があります。」

7歳くらいのときに自分に約束をしました。雨が降っている中、柳の木の下で剣を振り回していました。まだ覚えています。そして、花の設計プロジェクトを始めたときにそれが戻ってきました。今、「ああ、あなたは現実に基づいた幻想的な世界を作ることができる」と思っています。そして、それが生物学です。

それが科学です。生物学は無限の冒険になり得ます。それは自然に出て行き、それを見つけ、それを研究室に持ち帰ることです。現在の問題は、研究室と自然の間に摩擦があることです。自然は、あなたが成長するにつれてすべての生物多様性を愛するようになり、それらはすべて独自の特別な力を持っているため、あなたを研究室に導きます。それから研究室に入ると、人々がそれをしないので、それを忘れてしまいます。あなたは単一のタンパク質を扱いますが、それを始めた元のものに接続できますか？

私たちはそれを見失っているような気がします。そして、生物学の分野全体が現在欠けています。その目的は、あなたを自然に近づけることだけです。私たちが作成しているテクノロジーのほとんどは、私たちを自然から遠ざけています。しかし、私が自然をよりよく理解し、それに近づいていると感じさせるテクノロジーを作ることができますか？

それが、私たちが人類として持つことを望む未来です。高層ビルやロボットだらけのサイバーパンクな未来ではなく、自然にもっと根ざした非常にハイテクな未来です。そして、世界はこれらのユニークな種類の空間を持つ庭園のように見えます。

マッカーティ: 一部の学者は、あなたのやっていることを軽視していると言えます。彼らは「これのポイントは何ですか？」と言いました。このように花を設計することによって、科学的理解を深めている、あるいは人々の好奇心を刺激しているだけだ、という議論ですか？このプロジェクトを攻撃したり、理解できなかったりする人々に、どのような説明をしますか？

デスノイヤー: いくつかの理由があると思います。そして、彼らの理由の多くは正当です。誰もが花の設計に切り替えるべきだとは思いません。世界は崩壊し、食料も十分に得られなくなるでしょう。しかし、特に資金調達スキームでは、興味深い側面があると思います。それらは、食料や薬のように、私たちが必要とする、生存に不可欠なものに近い成果に焦点を当てています。

しかし、私たち人間を人間たらしめているのは、歌ったり、踊ったり、笑ったり、ガーデニングしたりすることのような、生存には最も重要ではないものです。毎年夏、人々は庭に花を植えに出かけます。そして、球根の中には1週間しか咲かないものもあります。「それのポイントは何ですか？食料を育てるべきではないですか？」と尋ねることができます。しかし、それが私たちを人間たらしめているものではありません。そのため、美しさ自体は正当な目的であると思います。

それは私たちの人生を豊かにします。それは私たちの生活の質を高めます。そのため、もう少し強調があっても良いと思います。特に数百年前の科学や、数百年前の建築を見ると、装飾や美しさの創造に重点が置かれていました。科学にももう少しそれが見られることを願っています。

しかし、他の角度から見ることもできます。花は非常に馴染み深いものです。そのため、バイオテクノロジーについて誰かを教育したい場合、それを行うのに花よりも良い方法はありません。彼らはすでにそれらを知っています。彼らはすでにそれらを愛しています。彼らはそれを食べる必要はありません。これらの花は環境には放出されず、私はそれらをどのように作るかを正確に示しています。それは非常に中立的なアプローチです。

芸術的なレンズを通して見ることもできます。それはそれ自体で正当化されると思います。これは、キャンバスが生きた細胞である新しい芸術媒体です。

それは興味深いです。そして、科学的なレンズを通して、花の設計を設計し、いじくり回すことからどれだけ学ぶことができますか？もし私たちが作物の収量だけに焦点を当てているなら、私たちが使用する突然変異やツールのほとんどは、それを劇的に変えることはないでしょう。あるいは、そのほとんどは有害でしょう。一方、花の設計は創造的なサンドボックスのようなものです。作物の収量を増やそうとする場合よりも、通常は直接行かないような新しい創造的な方法でツールを実装しています。

マッカーティ: 花を設計することから発見をしたと思いますか？

デスノイヤー: 画期的なものとは言えませんが、以前は知らなかった多くの観察をしたと言えます。それからそれらを調べて、誰かが似たような方法でこれを発見したことを見つけます。非常に目に見えるものに取り組んでいると、それは常に起こります。

蛍光タンパク質だけを扱っている場合、植物のその部分を解剖し、顕微鏡の下に置き、多くのサンプルを調べないと、奇妙な現象を見つけることはできません。しかし、ガラスハウスで育っている目に見えるものを扱っている場合、それはあなたの目を引き、何が起こっているのかを尋ねることになります。実際、人々が多くの発見をしたのはその方法です。バーバラ・マクリントックがトウモロコシ粒の胚乳層の異なる色でトランスポゾンを発見したのはその方法です。

トーマス・ハント・モーガンがドロソフィラで見つけた白い目など。

マッカーティ: 数百万人の庭師がいます。ガーデニングは非常に人気のある趣味です。そして、私はしばしば、バイオテクノロジーがガーデニングを通じてもっと広報活動をしないのだろうかと考えます。例えば、人々がインスリンを作るためにE. coliをエンジニアリングするコミュニティラボではなく、庭師が来て花を育種するコミュニティラボはどうでしょうか？それはバイオテクノロジーですが、はるかに親しみやすいです。それはあなたが考えたことですか？

デスノイヤー: 絶対に。それは素晴らしいアプローチだと思います。なぜなら、科学者が遺伝子組み換えに対して受ける反発の多くは、一般の人々がそれを理解していないか、あるいは全く関与していないからです。ラボに入るためには、何年も教育を受ける必要があります。そのため、それは大きな特権であり、断絶があります。

一方、平均的な人が少しでもそれを試すことができれば、恐れることは何もなく、植物を改造することに本質的に間違ったことは何もないことがわかるでしょう。他のものと同様に、それはツールであり、責任を持って使用すべきです。育種は、誰でも始められる良い中間段階だと思います。そして、アクティブなトランスポゾンがあり、花を突然変異させることができるトランスポゾン系統のような興味深いものがあります。

これらの突然変異を見つけるためにCRISPRを使用する必要はありません。すでに庭でこれを育て、他の花と交配し、クールな突然変異を見つけてそれを導入し始めることができます。

マッカーティ: ニック、次のステップは何ですか？

デスノイヤー: ペイントゥニアを作成するというこの使命を完了したいです。最終製品を完成させるにはあと2年ほどかかると思います。それは、再び、ペチュニアの花で、銅、デキサメタゾン、またはエストラジオールを文字通り筆でつぼみに塗布して、独自のカスタムフラワーを作成できます。

このペイントゥニアを100以上の教室に導入し、大学の実習の標準教材として使用したいと考えています。人々は遺伝子発現を視覚的に見ることができます。非常に短い時間枠で植物を改造でき、芸術と科学を融合させることができます。そのため、その学生が生物学に進まなくても、ペイントゥニアと遺伝子発現をどのようにトリガーしたかを永遠に覚えているでしょう。それだけで十分です。しかし、そこに至るには、まだプロジェクトに資金を提供する必要があります。なぜなら、私たちが議論したように、芸術、教育、美しさを目標とする場合、これは少し難しいからです。

現在、まったく別の研究プロジェクトに取り組んでいるフェローシップがありますが、それは来年、2027年8月に終了します。私は、私、研究助手、そしてペイントゥニアの制作物語を伝えるアーティストを賄うために、その年のために約25万ドルを調達したいと考えています。

これを非常にアクセスしやすい本にして、非常に安価で販売したいです。また、スクロールして全体の物語を見ることができるモーショングラフィックスを備えたデジタルコピーを作成したいです。そして、オンラインで投稿し続け、人々がライブアップデートを取得できるようにし、最終的には自分の手に取れるようにしたいです。

私はその資金調達を目指していますが、同時に考えています。その後のことは？私の壮大なビジョンは、花の設計ラボまたはデザインスタジオを作成することです。そこに入ると、モダンなラボとアートスタジオの融合になります。

デジタルペイント用のタブレット、カメラ、顕微鏡がありますが、ガーデニング用の土もあります。そしてすぐ外には、これらの植物すべてを維持できる温室があります。今、私は花の美しさを見て、自分で設計する特権を得たので、他の人を招待して自分でできるようにする場所が欲しいです。

マッカーティ: それは素晴らしいビジョンです。

デスノイヤー: ありがとう。

マッカーティ: そして、E. coliよりもはるかに具体的だというのは正しいです。学校でバイオテクノロジーを教えるとき、「ああ、GFPを持つようにE. coliをエンジニアリングする」となります。

デスノイヤー: はい。

マッカーティ: ここにいた私の経験—すべてがより具体的です。あなたと一緒に歩き回り、さまざまな花、人々が単に育種した花でさえ見るとき—人々がこれを作った方法、そしてなぜそれがこのように見えるのか、そしてそれがこの分子によるものだという物語を語ります。マクロから分子レベルまで移動しています。

デスノイヤー: まったくです。

マッカーティ: それは花だけでなく、生態系やウイルスを運ぶ昆虫についても話します。この一部であることはとても美しいです。そして、ホストしてくれてありがとう。

デスノイヤー: ここに来てくれてありがとう。あなたが去るとき、寂しくなります。そして、私たちは間違いなくもっと一緒に仕事をするでしょう。

マッカーティ: そしてニック、ポッドキャストをしてくれてありがとう。

デスノイヤー: お招きいただきありがとうございます。