Биологи создали растения для обнаружения загрязнителей и взрывчатки
Биологи из Университета штата Колорадо продемонстрировали, что растения могут служить высокоспецифичными детекторами для загрязнителей окружающей среды и взрывчатых веществ.
Профессор Джун Медфорд и её команда изменили естественный сигнальный процесс растения, чтобы оно меняло цвет с зелёного на белый при обнаружении определённых химических веществ в воздухе или почве. Это стало возможным благодаря внедрению в растение компьютерно-спроектированного детекторного признака. Работа может найти широкое применение, например, для обеспечения безопасности в аэропортах или мониторинга загрязнений, таких как радон в домах.
«Идея создания растений-детекторов пришла прямо из природы. Растения не могут убежать от угроз, поэтому у них развились сложные системы для обнаружения и реагирования на окружающую среду. Мы "научили" растения обнаруживать интересующие нас вещества и реагировать так, чтобы это мог увидеть каждый», — сказала Медфорд.
Исследование опубликовано в рецензируемом журнале PLoS ONE. Финансирование было предоставлено DARPA, Управлением военно-морских исследований (ONR), Национальным научным фондом (NSF), Управлением науки и технологий Министерства внутренней безопасности и другими организациями.
«Растения-часовые, созданные для обнаружения взрывчатки, в конечном итоге могут помочь нам защитить наших военных от самодельных взрывных устройств», — отметила Линда Крайзи, программный директор ONR.
Команда также получила грант в размере $7.9 млн на три года от Агентства по сокращению военной угрозы (DTRA) Министерства обороны США для перевода технологии из лаборатории в «реальный мир».
По словам Медфорд, способности этих растений к обнаружению сопоставимы или лучше, чем у собак. Признак детектирования можно внедрить в любое растение, и оно сможет обнаруживать несколько загрязнителей одновременно. Эти изменения также можно отслеживать со спутника.
Как это работает:
- Лаборатории профессоров Хомме Хеллинга (Университет Дьюка) и Дэвида Бейкера (Вашингтонский университет) с помощью компьютерной программы перепроектировали природные белки-рецепторы для распознавания конкретных загрязнителей или взрывчатых веществ.
- Лаборатория Медфорд модифицировала эти рецепторы для работы в растениях и направила их к клеточной стенке растения, где они могут «чувствовать» вещества в воздухе или почве.
- При обнаружении целевого вещества растение активирует внутренний сигнал, который приводит к потере зелёного цвета — растение становится белым.
Дальнейшая работа будет сосредоточена на ускорении времени обнаружения. Растения первого поколения реагируют на взрывчатое вещество за часы, но ведутся работы по сокращению этого времени до нескольких минут.