Растения-сенсоры: живые детекторы загрязнителей и взрывчатки
Обычные комнатные растения могут стать высокочувствительными часовыми для окружающей среды, меняя цвет с зелёного на белый при обнаружении загрязняющих веществ или взрывчатки.
Исследование доктора Джун Медфорд и её команды из Университета штата Колорадо, финансируемое Управлением науки и технологий Министерства внутренней безопасности США (DHS S&T), DARPA, Управлением военно-морских исследований (ONR) и другими, показало, что растения можно превратить в биосенсоры.
Как это работает:
- Вычислительный дизайн: С помощью компьютерной программы учёные перепроектировали природные белки-рецепторы, чтобы они специфически связывались с целевыми веществами (загрязнителями, взрывчаткой).
- Внедрение в растение: Модифицированные рецепторы встраиваются в клеточную стенку растения, где могут распознавать вещества в воздухе или почве.
- Сигнальный ответ: При обнаружении целевого вещества запускается внутренний сигнал, который подавляет выработку хлорофилла, и растение теряет зелёный цвет (белеет).
Ключевые характеристики и перспективы:
- Чувствительность: Способности некоторых растений (например, табака) к обнаружению сопоставимы или превосходят обоняние собаки, при этом не требуют длительной дрессировки.
- Скорость: Видимое изменение цвета происходит в течение дня, но реакцию можно дистанционно зафиксировать с помощью спектрального成像 уже через несколько часов.
- Цели: Ускорить время отклика с часов до минут; разработать невидимые глазу индикаторы (например, в инфракрасном спектре), чтобы предупреждать только правоохранительные органы.
- Применение: Децентрализованный мониторинг окружающей среды на предмет загрязнителей (радон), обнаружение лабораторий по производству наркотиков или взрывчатых веществ, безопасность в аэропортах.
- Преимущества: Распределённая сеть сенсоров, не требующая источника питания.
Ограничения и будущее:
До возможного развёртывания систем на основе растений-сенсоров пройдут многие годы исследований. Разработанные растения являются генетически модифицированными организмами (ГМО), и перед их культивацией в США необходимо провести тщательное изучение их воздействия на окружающую среду в соответствии с правилами USDA.