Ученые из Массачусетского технологического института «научили» модифицированные бактерии излучать свет при обнаружении загрязнителей и питательных веществ в почве и культурных растениях. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Biotechnology (NatBiotech).
Технология позволяет упростить проверку состояния почвы — вместо сложных анализов достаточно будет «опросить» местные бактерии. Их ответы можно зафиксировать с помощью гиперспектральных камер, установленных на дронах или спутниках. В зависимости от содержания питательных веществ или загрязняющих веществ в почве, бактерии будут светиться разными цветами.
Сами бактерии были сконструированы для производства молекул-«репортеров», которые легко обнаруживаются на расстоянии. В ходе работы команда исследователей провела квантово-механические симуляции более 20 тысяч метаболитов, чтобы выбрать наиболее эффективные молекулы для световой сигнализации. В итоге были выбраны биливердин — пигмент, придающий синякам зеленый оттенок, и бактериохлорофилл, участвующий в фотосинтезе.
Система продемонстрировала высокую эффективность: образцы почвы, содержащие целевые вещества, испускали сигнал в 12 раз сильнее контрольных, и могли быть зафиксированы на расстоянии до 90 метров. При этом свечение остается невидимым для человеческого глаза, но четко фиксировалось гиперспектральными камерами, способными улавливать мельчайшие изменения цвета в широком диапазоне волн.
«Система может реагировать на металлы, радиацию, токсины или питательные вещества в почве — на все, что требуется обнаружить», — отметил руководитель исследования Кристофер Фойгт.
В будущем эта технология может найти применение в сельском хозяйстве, экологии и мониторинге загрязнений.
