Природная защита растений пригодилась для поиска взрывчатки
Растения, чувствительность которых к взрывчатым веществам превышает таковую у псов, выводят американские биологи. Для необыкновенных живых сенсоров учёные модифицировали естественный механизм защиты растений так, дабы он отвечал на необходимый раздражитель трансформацией цвета листвы.
Совокупность защиты, нещадно эксплуатируемая учёными, была «изобретена» растениями давным-давно. Всё легко: в случае если уж они не смогут сбежать с места, где растут, то обязаны обучиться защищать себя от внешних угроз.
Так, листья табака, страдая от хорошего аппетита прожорливой гусеницы, начинают выделять вещества, каковые завлекают хищных насекомых. Другие растения, найдя при помощи рецепторов-белков атакующего, выбрасывают в ткани терпеноиды, уплотняющие кутикулу листьев.
Почувствовав кроме того маленькие количества взрывчатки, растения бледнеют, как будто бы впечатлительные женщины.
Всё вследствие того что изменяется структура, окрашивающего их хлорофилла (иллюстрация CSU).
Исследователи придумали, как применять последний механизм в собственных целях. В качестве подопытных кроликов несколько генетиковпод руководством доктором наук Джун Мэдфорд (June Medford), выбрала арабидопсис, неизменный любимчик биологов, и табак.
По задумке учёных, необходимо было поменять рецепторный белок в клеточных стенках так, дабы он включал защитный механизм, «почувствовав» в окружающей растение среде взрывчатые химические вещества либо загрязнители воды и воздуха.
Биологи при помощи особой компьютерной программы вычислили, как необходимо поменять природные белки растения, дабы они делали необходимые функции. После этого способами генной инженерии были совершены соответствующие модификации.
В следствии в присутствии сигнального вещества (самого распространённого компонента бомб – тринитротолуола) вся грядка генетически модифицированных растений (как арабидопсиса, так и табака) начинала терять собственную зелёную окраску, давая чёткий сигнал исследователям.
Реакция поменянного табака на присутствие в земле ТНТ (23 ppb) проявляется в течение нескольких часов (время обозначено по горизонтали). Слева продемонстрировано изменение цвета листьев, заметное невооружённым глазом.
Справа: гиперспектральные изображения (hyperspectral imaging) трансформации эффективности фотосистемы II (photosystem II).
В этом изучении тринитротолуолом насыщали землю, изолируя листья от паров ТНТ и продуктов его распада. Но отдельный опыт продемонстрировал, что ростки табака бледнели и в присутствии летучих форм.
Внизу: наилучший вариант отклика растения (иллюстрация CSU).
Но, как подмечают сами разработчики, то происходит в исследовательской лаборатории, где количество света однообразное в течение дня, «нет ветра, вредителей и дождя, и людей, выплёскивающих кофе».
Станут ли растениями покрывать рамки металлодетекторов и других сканеров, пока не известно.
Согласно точки зрения Мэдфорд, до вытеснения хороших способов поиска взрывчатки преодолеет не менее 5-7 лет (фото CSU).
Первое поколение табака учёные «обучили» бледнеть в течение нескольких часов после того как нашли взрывчатку. «Ответ» растения может выявить любой человек. Но пока не придуман механизм возвращения листьев к их естественной окраске.
В будущем растения возможно будет настроить на поимку веществ, загрязняющих внешнюю среду, и других химических соединений.
Но на данный момент перед исследователями стоит вторая ответственная задача: ускорить процесс детектирования нужных веществ. К ответу данной неприятности Мэдфорд планирует подключить всех собственных сотрудников, а их у неё много: студентов, аспирантов и постдоков около 30 человек.
Цель: изменение окраски листьев в течение нескольких мин..
Статья создателей растений-ищеек размещена в открытом доступе в издании PLoS ONE.
В ней американцы утверждают, что чувствительность растений сопоставима, а время от времени и выше чувствительности псов (фото CSU).
Нынешняя работа была начата ещё в 2003 году. Денежную помощь снабжали сходу пара заинтересованных организаций.
В виде грантов в разработку живых датчиков взрывчатки было положено около $3 миллионов.
На то, дабы довести разработку до ума, американское агентство по сокращению военной угрозы (DTRA), главный игрок на этом поле, выделило группе Мэдфорд ещё $8 миллионов. Учёные предполагают, что на окончание работ уйдёт ещё 3-4 года.
Растения уже пробовали научить обнаружению мин. Датская компания Aresa Biodetection поменяла арабидопсис так, дабы его листья за 3-5 недель становились вместо зелёных красно-коричневыми (на снимках) при присутствии в земле диоксида азота, выделяемого неразорвавшимися минами.
В 2008 году компания признала разработку коммерчески не удачной, отказалась от предстоящих инвестиций в биотехнологии и перешла на другой вид деятельности (фото gizmag, с сайтов technoccult.net, storyofcool.com).
Джун считает, что растения-ищейки возможно будет реализовывать в виде генетически модифицированной рассады, и, что такая зелень будет стоить дешевле, чем простые рамочные сканеры.
Раньше к обнаружению взрывчатки подключали пчёл, крыс, молей, пивные дрожжи и бактерий (фото с сайта thehoneybeeconservancy.org).
В будущем растения кроме этого возможно будет научить распознавать сходу пара загрязняющих веществ в один момент, а за трансформацией цвета листвы возможно будет
следить хоть из космоса, грезят разработчики.
Газета New York Times идёт ещё дальше и воображает, как будут звучать в будущем аудиообъявления в аэропортах: «Прошу вас, предъявите посадочный талон и свои документы и пройдите мимо стенки рододендрона».
