Augus, kuru jutība pret sprāgstvielām pārsniedz suņu jutīgumu, iegūst Amerikas biologi. Lai izveidotu neparastus dzīvus sensorus, zinātnieki pārveidoja dabisko augu aizsardzības mehānismu tā, lai tas reaģētu uz vēlamo stimulu, mainot zaļumu krāsu
Gandrīz jebkuru augu var padarīt par sensoru: visiem ir viena vai otra aizsardzības sistēma un tie satur modificēšanai piemērotus proteīnus. Attēlā: profesors Madfords (labajā pusē) un postdokts Pīters Bowermans
Aizsardzības sistēmu, ko nežēlīgi izmantojuši zinātnieki, augi jau sen bija "izgudrojuši". Tas ir vienkārši: ja viņi nevar aizbēgt no vietas, kur viņi uzaug, tad viņiem jāiemācās pasargāt sevi no ārējiem draudiem. Tātad, tabakas lapas, ciešot no riebīgā kāpura laba apetītes, sāk izdalīt vielas, kas piesaista plēsīgus kukaiņus. Citi augi, atklājuši uzbrucēja olbaltumvielu receptorus, audos izdala terpenoīdus, kas savelk lapu kutikulu.
Pētnieki ir izdomājuši, kā pēdējo mehānismu izmantot saviem mērķiem. Kā jūrascūciņas, ģenētiķu komanda profesora Jūnija Medforda vadībā izvēlējās biologu iecienīto Arabidopsis un tabaku.
Pētnieki ir izdomājuši, kā pēdējo mehānismu izmantot saviem mērķiem. Kā jūrascūciņas, ģenētiķu komanda profesora Jūnija Medforda vadībā izvēlējās biologu iecienīto Arabidopsis un tabaku.
Pēc zinātnieku idejas, bija jāmaina receptoru olbaltumvielas šūnu sienās tā, lai tās iedarbinātu aizsardzības mehānismu, augu vidē “izjūtot” sprādzienbīstamas ķīmiskas vielas vai ūdens un gaisa piesārņotājus.
Biologi, izmantojot īpašu datorprogrammu, aprēķināja, kā mainīt auga dabiskos proteīnus tā, lai tie veiktu vēlamās funkcijas. Pēc tam, izmantojot gēnu inženierijas metodes, tika veiktas atbilstošas modifikācijas.
Rezultātā, signalizējošas vielas klātbūtnē (biežākā bumbas sastāvdaļa, trinitrotoluols) visa ģenētiski modificēto augu gulta (gan Arabidopsis, gan tabaka) sāka zaudēt savu zaļo krāsu, dodot skaidru signālu pētniekiem.
Reklāmas video:
Modificētās tabakas reakcija uz TNT (23 ppb) klātbūtni augsnē parādās dažu stundu laikā (laiks tiek norādīts horizontāli). Kreisajā pusē ir parādīta lapu krāsas maiņa, kas redzama ar neapbruņotu aci. Labajā pusē: II fotosistēmas efektivitātes izmaiņu hiperspektrāls attēlojums.
Pašreizējā pētījumā augsne bija piesātināta ar TNT, izolējot lapas no TNT tvaikiem un to sabrukšanas produktiem. Tomēr atsevišķs eksperiments parādīja, ka tabakas asni gaistošo formu klātbūtnē kļuvuši bāli. Apakšā: labākā atbilde no auga (CSU ilustrācija).
Bet, kā atzīmē paši izstrādātāji, kas notiek pētniecības laboratorijā, kur dienas laikā gaismas daudzums ir vienāds, "nav vēja, lietus un kaitēkļu, kā arī cilvēki izšļakstās kafiju".
Pagaidām nav zināms, vai metāla detektoru un citu skeneru rāmji tiks pārklāti ar augiem. Pēc Madforda teiktā, paies vismaz 5–7 gadi, pirms tiks aizstātas tradicionālās sprāgstvielu atrašanas metodes (CSU foto)
Zinātnieki iemācīja pirmās paaudzes tabakai kļūt bālajai dažu stundu laikā pēc sprāgstvielu atklāšanas. Jebkura persona var atpazīt auga "atbildi". Tomēr vēl nav izgudrots mehānisms lapu atgriešanai dabiskajā krāsā.
Nākotnē augus var noregulēt, lai uztvertu piesārņotājus un citus ķīmiskos savienojumus.
Tomēr pētnieki tagad saskaras ar vēl vienu svarīgu uzdevumu: paātrināt nepieciešamo vielu noteikšanas procesu. Madforda šīs problēmas risināšanā iesaistīs visus savus darbiniekus, un viņu ir daudz: apmēram 30 studentu, maģistrantu un pēcdokumentu. Mērķis: dažu minūšu laikā mainiet lapu krāsu.
Čūsku augu veidotāju raksts ir publicēts žurnālā PLoS ONE atklātā piekļuvē. Tajā amerikāņi apgalvo, ka augu jutīgums ir salīdzināms, un dažreiz pat lielāks nekā suņiem.
Pašreizējais darbs sākās 2003. gadā. Vairākas ieinteresētās organizācijas sniedza finansiālu atbalstu uzreiz. Dotāciju veidā dzīvo sprādzienbīstamu sensoru izstrādē tika ieguldīti apmēram 3 miljoni dolāru.
Lai ņemtu vērā attīstību, Amerikas aizsardzības draudu samazināšanas aģentūra (DTRA), kas ir galvenais spēlētājs šajā jomā, Madfordas grupai piešķīra vēl USD 8 miljonus. Zinātnieki lēš, ka darba pabeigšana prasīs vēl 3-4 gadus.
Augi jau ir mēģinājuši iemācīt mīnu noteikšanu. Dānijas uzņēmums Aresa Biodetection ir pārveidojis Arabidopsis tā, lai tā lapas 3-5 nedēļu laikā (attēlos) kļūtu sarkanbrūnas, nevis zaļas (attēlos), ja augsnē ir nesprāgušas mīnas un slāpekļa dioksīds.
2008. gadā uzņēmums atzina attīstību par komerciāli nerentablu, atteicās no turpmākiem ieguldījumiem biotehnoloģijā un pārgāja uz cita veida darbību (foto gizmag, no vietnēm technoccult.net, storyofcool.com).
Jūnijs uzskata, ka bloodhound augus var pārdot kā ģenētiski modificētus stādus un ka šādi zaļumi maksās lētāk nekā parastie rāmja skeneri.
Iepriekš sprāgstvielu atklāšanā tika iesaistītas bites, žurkas, kodes, alus raugs un baktērijas (foto no thehoneybeeconservancy.org).
Nākotnē augus var iemācīt atpazīt arī vairākus piesārņotājus vienlaikus, un zaļumu krāsas maiņu var
novērot pat no kosmosa, sapņo izstrādātāji.
New York Times iet soli tālāk un iepazīstina ar to, kādi lidostas audio paziņojumi izklausīsies nākotnē: "Lūdzu, parādiet savu personu apliecinošu dokumentu un iekāpšanas karti un dodieties garām rododendru sienai."