Rośliny, których wrażliwość na materiały wybuchowe przewyższa wrażliwość psów, pochodzą od amerykańskich biologów. Aby stworzyć niezwykłe żywe czujniki, naukowcy zmodyfikowali naturalny mechanizm obronny roślin w taki sposób, aby reagował on na pożądany bodziec, zmieniając kolor liści
Niemal każda roślina może być czujnikiem: wszystkie mają taki lub inny system ochrony i zawierają białka nadające się do modyfikacji. N / z: profesor Madford (z prawej) i postdoc Peter Bowerman
System ochrony, bezlitośnie eksploatowany przez naukowców, został już dawno „wynaleziony” przez rośliny. To proste: jeśli nie mogą uciec z miejsca, w którym dorastają, muszą nauczyć się chronić przed zagrożeniami zewnętrznymi. Tak więc liście tytoniu, cierpiące na dobry apetyt żarłocznej gąsienicy, zaczynają wydzielać substancje przyciągające drapieżne owady. Inne rośliny, po wykryciu receptorów białkowych atakującego, emitują terpenoidy do tkanek, które napinają naskórek liści.
Naukowcy odkryli, jak wykorzystać ten drugi mechanizm do własnych celów. Zespół genetyków pod kierunkiem profesor June Medford jako świnki morskie wybrał Arabidopsis, ulubiony gatunek biologów, oraz tytoń.
Naukowcy odkryli, jak wykorzystać ten drugi mechanizm do własnych celów. Zespół genetyków pod kierunkiem profesor June Medford jako świnki morskie wybrał Arabidopsis, ulubiony gatunek biologów, oraz tytoń.
Zgodnie z koncepcją naukowców konieczna była zmiana białka receptorowego w ścianach komórkowych, tak aby uruchamiał mechanizm obronny, „czując” wybuchowe chemikalia lub zanieczyszczenia wody i powietrza w środowisku roślinnym.
Biolodzy za pomocą specjalnego programu komputerowego obliczyli, jak zmienić naturalne białka rośliny, aby spełniały pożądane funkcje. Następnie dokonano odpowiednich modyfikacji metodami inżynierii genetycznej.
W rezultacie w obecności substancji sygnalizacyjnej (najczęstszy składnik bomb, trinitrotoluen), całe podłoże roślin genetycznie zmodyfikowanych (zarówno rzodkiewnik, jak i tytoń) zaczęło tracić swój zielony kolor, dając wyraźny sygnał badaczom.
Film promocyjny:
Reakcja modyfikowanego tytoniu na obecność trotylu (23 ppb) w glebie zachodzi w ciągu kilku godzin (czas zaznaczono poziomo). Po lewej stronie widoczna gołym okiem zmiana koloru liści. Po prawej: obrazowanie hiperspektralne zmian sprawności fotosystemu II.
W dotychczasowych badaniach glebę nasycono trotylem, izolując liście od pary trotylu i produktów jego rozpadu. Jednak osobny eksperyment wykazał, że kiełki tytoniu zbladły w obecności lotnych form. U dołu: Najlepsza odpowiedź z rośliny (ilustracja CSU).
Ale, jak zauważają sami twórcy, co dzieje się w laboratorium badawczym, gdzie ilość światła jest taka sama w ciągu dnia, „nie ma wiatru, deszczu i szkodników, a także ludzi rozpryskujących kawę”.
Na razie nie wiadomo, czy ramy wykrywaczy metali i innych skanerów zostaną pokryte roślinami. Według Madforda minie co najmniej 5-7 lat, zanim tradycyjne metody wyszukiwania materiałów wybuchowych zostaną zastąpione (fot. CSU).
Naukowcy nauczyli pierwszą generację tytoniu, aby bladła w ciągu kilku godzin po odkryciu materiałów wybuchowych. Każda osoba może rozpoznać „odpowiedź” rośliny. Jednak nie wynaleziono jeszcze żadnego mechanizmu przywracania liściom ich naturalnego koloru.
W przyszłości rośliny można dostroić do wychwytywania zanieczyszczeń środowiska i innych związków chemicznych.
Jednak naukowcy stają teraz przed kolejnym ważnym zadaniem: przyspieszeniem procesu wykrywania wymaganych substancji. Madford zamierza zaangażować wszystkich swoich pracowników w rozwiązanie tego problemu, a ma ich wielu: około 30 studentów, doktorantów i doktorantów. Cel: w ciągu kilku minut zmienić kolor liści.
Artykuł twórców roślin węży został opublikowany w ogólnodostępnym czasopiśmie PLoS ONE. W nim Amerykanie argumentują, że wrażliwość roślin jest porównywalna, a czasem nawet wyższa niż psów.
Obecne prace rozpoczęto w 2003 roku. Kilka zainteresowanych organizacji jednocześnie zapewniło wsparcie finansowe. Około 3 milionów dolarów zainwestowano w granty w rozwój żywych czujników wybuchowych.
Aby przypomnieć o tym rozwoju, Amerykańska Agencja Redukcji Zagrożeń Obronnych (DTRA), główny gracz w tej dziedzinie, przyznała grupie Madford kolejne 8 milionów dolarów. Naukowcy szacują, że ukończenie prac zajmie kolejne 3-4 lata.
Rośliny już próbowały nauczyć wykrywania min. Duńska firma Aresa Biodetection zmodyfikowała Arabidopsis tak, że jego liście zmieniają kolor na czerwono-brązowy zamiast zielonego w ciągu 3-5 tygodni (na zdjęciach), gdy w glebie znajduje się dwutlenek azotu z niewybuchów.
W 2008 roku firma uznała rozwój za nieopłacalny komercyjnie, zrezygnowała z dalszych inwestycji w biotechnologię i przestawiła się na inny rodzaj działalności (foto gizmag, ze stron technoccult.net, storyofcool.com).
June uważa, że rośliny ogara można sprzedawać jako sadzonki modyfikowane genetycznie i że takie warzywa będą kosztować mniej niż konwencjonalne skanery ramkowe.
Wcześniej pszczoły, szczury, ćmy, drożdże piwne i bakterie były zaangażowane w wykrywanie materiałów wybuchowych (zdjęcie z thehoneybeeconservancy.org).
W przyszłości można również nauczyć rośliny rozpoznawania kilku zanieczyszczeń jednocześnie, a zmianę koloru liści można będzie
monitorować nawet z kosmosu - marzą twórcy.
The New York Times idzie o krok dalej i przedstawia, jakie zapowiedzi dźwiękowe na lotnisku będą brzmiały w przyszłości: „Proszę pokazać dowód osobisty i kartę pokładową i przejść obok ściany rododendronów”.