Cercetătorii au modificat bacterii pentru a face solul și culturile să „strălucească” în culori diferite

Verificarea sănătății solului ar putea deveni la fel de simplă ca un „selfie” cu drona, cu ajutorul bacteriilor modificate genetic. Cercetătorii au modificat bacterii pentru a face solul și culturile să „strălucească” în culori diferite.

Cercetătorii au modificat bacterii pentru a face solul și culturile să „strălucească” în culori diferite. Un nou sistem dezvoltat de cercetători de la MIT (SUA) ar putea permite monitorizarea stării solului printr-o simplă scanare aeriană.

• A fost descoperită o legătură surprinzătoare între furtunile solare și cutremure
• Oamenii de știință programează bacterii pentru a devora tumorile canceroase

Bacterii special concepute „se aprind” în diferite culori, invizibile ochiului uman, dar detectabile cu camere hiperspectrale, atunci când detectează substanțe nutritive, contaminanți sau alte molecule-țintă.

Cercetătorii au modificat bacterii pentru a putea monitoriza sănătatea solului

Întrucât pot fi modificate cu ușurință pentru a produce compuși chimici în prezența unor condiții precise, bacteriile sunt deja utilizate ca senzori biologici. Problema e că, de obicei, pentru a le citi răspunsurile ai nevoie de un microscop și de timp.

Dar cu noua tehnologie, tot ce ar putea fi necesar este un zbor de dronă și 30 de secunde de așteptare.

„Sistemul poate fi adaptat pentru a detecta practic orice tip de moleculă: metale, radiații, toxine sau nutrienți din sol”, explică Christopher Voigt, inginer biolog la MIT.

Cercetătorii au modificat genetic bacterii astfel încât să producă molecule „raportoare”, compuși ce emit semnale detectabile de camerele hiperspectrale. Aceste camere pot distinge sute de lungimi de undă din spectrul vizibil și infraroșu, detectând variații de culoare imposibil de sesizat cu ochiul liber sau cu instrumente obișnuite.

Pentru a identifica cei mai buni compuși colorați, echipa a realizat simulări mecanico-cuantice pe peste 20.000 de metaboliți. În final, au ales doi pigmenți promițători: biliverdina (care le dă uneori vânătăilor o nuanță verzuie) și bacterioclorofila (folosită de unele bacterii pentru fotosinteză), scrie Science Alert.

Enzimele necesare pentru producerea biliverdinei au fost introduse într-o bacterie de sol (Pseudomonas putida), în timp ce Rubrivivax gelatinosus, o bacterie acvatică, a fost modificată să producă bacterioclorofilă.

Apoi, aceste bacterii au fost „programate” să lumineze atunci când detectează prezența altor bacterii, dar, în principiu, pot fi configurate să reacționeze la orice tip de semnal chimic dorit, inclusiv contaminanți industriali sau nutrienți agricoli.

O tehnică cu un potențial uriaș

Pentru teste, cercetătorii au plasat mostre de sol și nisip în recipiente deschise, unele dintre ele conținând discuri ascunse cu molecule-țintă. Camerele hiperspectrale montate pe clădiri sau drone au reușit să detecteze semnalele emise chiar și de la 90 de metri distanță, diferența dintre probele cu țintă și cele de control fiind clară și semnificativă.

Metoda ar putea permite scanarea rapidă a unor suprafețe întinse, de sute sau mii de metri pătrați, în mai puțin de jumătate de minut.

Cercetarea a fost finanțată de Departamentul Apărării al SUA și Ministerul Apărării din Israel, iar autorii recunosc că rămân multe întrebări legate de siguranța și reglementarea acestui tip de tehnologie.

„Lucrăm de trei ani să înțelegem care sunt riscurile, beneficiile și cadrul legislativ pentru a implementa această tehnologie”, afirmă Yonatan Chemla, inginer de microbiom de mediu la MIT.

Totuși, potențialul este uriaș. Spre deosebire de senzorii clasici care necesită alimentare electrică și întreținere, aceste „santinele microbiene” pot fi dispersate ușor pe teren, sunt autonome, persistente și pot fi vizualizate pe timp de zi, chiar și în medii complexe, de la câmpuri și păduri, până la zone urbane.

Cercetarea a fost publicată în Nature Biotechnology.

Vă recomandăm să citiți și:

Google a dezvoltat un model AI pentru comunicarea cu delfinii

VIDEO: Cel mai corect robot din punct de vedere anatomic creat vreodată își flexează mușchii

Cum ar putea banalul porumb să crească durata de viață a bateriilor?

O echipă de ingineri a creat un nou material biodegradabil uimitor