Plantele, a căror sensibilitate la explozibili o depășește pe cea a câinilor, sunt derivate de biologii americani. Pentru a crea senzori de viață neobișnuiți, oamenii de știință au modificat mecanismul natural de apărare a plantelor, astfel încât să răspundă la stimulul dorit, schimbând culoarea frunzișului
Aproape orice plantă poate fi făcută un senzor: toate au unul sau alt sistem de protecție și conțin proteine adecvate pentru modificare. În imagine: profesorul Madford (dreapta) și postdoc Peter Bowerman
Sistemul de protecție, exploatat fără milă de oamenii de știință, a fost „inventat” de plante cu mult timp în urmă. Este simplu: dacă nu pot scăpa din locul în care cresc, atunci trebuie să învețe să se protejeze de amenințările externe. Deci, frunzele de tutun, care suferă de apetitul bun al unei omizi vorace, încep să secrete substanțe care atrag insectele prădătoare. Alte plante, detectând receptorii proteici ai atacatorului, emit terpenoizi în țesuturi, care strâng cuticula frunzelor.
Cercetătorii au descoperit cum să folosească acest din urmă mecanism în scopuri proprii. Ca cobai, o echipă de genetici condusă de profesorul June Medford a ales Arabidopsis, favoritul biologilor și tutunul.
Cercetătorii au descoperit cum să folosească acest din urmă mecanism în scopuri proprii. Ca cobai, o echipă de genetici condusă de profesorul June Medford a ales Arabidopsis, favoritul biologilor și tutunul.
Așa cum a fost conceput de oamenii de știință, a fost necesară schimbarea proteinei receptorilor din pereții celulelor, astfel încât să se activeze un mecanism de apărare, „simțind” substanțe chimice explozive sau poluanți ai apei și aerului din mediul vegetal.
Biologii, folosind un program special pentru calculator, au calculat modul de schimbare a proteinelor naturale ale unei plante, astfel încât să îndeplinească funcțiile dorite. Apoi au fost efectuate modificările corespunzătoare folosind metode de inginerie genetică.
Drept urmare, în prezența unei substanțe de semnalizare (cea mai comună componentă a bombelor, trinitrotoluenul), întregul pat de plante modificate genetic (atât Arabidopsis, cât și tutun) au început să își piardă culoarea verde, dând un semnal clar cercetătorilor.
Video promotional:
Reacția tutunului modificat la prezența TNT (23 ppb) în sol apare în câteva ore (timpul este indicat pe orizontală). În stânga, este afișată o schimbare a culorii frunzelor, vizibilă pentru ochiul liber. Drept: imaginea hiperspectrală a schimbărilor în eficiența fotosistemului II.
În studiul curent, solul a fost saturat cu TNT, izolând frunzele de vaporii TNT și produsele sale de descompunere. Cu toate acestea, un experiment separat a arătat că varza de tutun a devenit palidă în prezența formelor volatile. Partea de jos: Cel mai bun răspuns de la o plantă (ilustrația CSU).
Dar, după cum notează în sine dezvoltatorii, se întâmplă într-un laborator de cercetare, unde cantitatea de lumină este aceeași în timpul zilei, „nu există vânt, ploaie și dăunători, precum și oameni care stropesc cafea”.
Nu se știe încă dacă cadrele detectoarelor de metale și ale altor scanere vor fi acoperite cu plante. Potrivit Madford, va fi nevoie de cel puțin 5-7 ani până la înlocuirea metodelor tradiționale de găsire a explozibililor (foto de CSU).
Oamenii de știință au învățat prima generație de tutun să se palideze în câteva ore după descoperirea explozivilor. Orice persoană poate recunoaște „răspunsul” unei plante. Cu toate acestea, nu s-a inventat încă un mecanism care să readucă frunzele la culoarea lor naturală.
În viitor, plantele pot fi reglate pentru a capta poluanți de mediu și alți compuși chimici.
Cu toate acestea, cercetătorii se confruntă acum cu o altă sarcină importantă: accelerarea procesului de detectare a substanțelor necesare. Madford va implica toți angajații săi în rezolvarea acestei probleme și are o mulțime de ei: aproximativ 30 de studenți, studenți absolvenți și postdocuri. Scop: schimbați culoarea frunzelor în câteva minute.
Un articol al creatorilor plantelor de șarpe este publicat în acces deschis în revista PLoS ONE. În ea, americanii susțin că sensibilitatea plantelor este comparabilă, și uneori chiar mai mare decât cea a câinilor.
Lucrările curente au început din 2003. Mai multe organizații interesate au oferit sprijin financiar simultan. Aproximativ 3 milioane de dolari au fost investiți în dezvoltarea de senzori explozivi vii în subvenții.
Pentru a aduce în minte dezvoltarea, Agenția Americană de Reducere a Amenințărilor (DTRA), principalul jucător în acest domeniu, a alocat încă 8 milioane de dolari grupului Madford. Oamenii de știință estimează că va dura încă 3-4 ani pentru a finaliza lucrarea.
Plantele au încercat deja să predea detectarea minelor. Compania daneză Aresa Biodetection a modificat Arabidopsis, astfel încât frunzele sale să devină roșii-brun în loc de verzi în 3-5 săptămâni (în imagini) când dioxidul de azot din minele neexplodate este prezent în sol.
În 2008, compania a recunoscut dezvoltarea ca neprofitabilă din punct de vedere comercial, a abandonat investițiile suplimentare în biotehnologie și a trecut la un alt tip de activitate (foto gizmag, de pe site-urile technoccult.net, storyofcool.com).
June consideră că plantele cu sânge de sânge pot fi vândute sub formă de răsaduri modificate genetic și că astfel de verzi vor costa mai puțin decât scanerele cadru convenționale.
Anterior, albinele, șobolanii, molii, drojdia de bere și bacteriile au fost implicate în detectarea explozivilor (foto de la thehoneybeeconservancy.org).
În viitor, plantele pot fi, de asemenea, învățate să recunoască mai mulți poluanți simultan, iar schimbarea culorii frunzelor poate fi
monitorizată chiar și din spațiu, visează dezvoltatorii.
New York Times face un pas mai departe și prezintă cum vor suna anunțurile audio ale aeroportului în viitor: „Vă rugăm să vă prezentați documentul de identitate și permisul de îmbarcare și treceți pe lângă peretele rododendrului”.
