Ученые из Массачусетского технологического института разработали модифицированные бактерии, которые излучают свет при обнаружении загрязняющих веществ и питательных элементов в почве и сельскохозяйственных культурах. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
Данная технология значительно упрощает анализ состояния почвы: вместо проведения сложных лабораторных тестов можно будет «пообщаться» с местными бактериями. Их световые реакции можно зафиксировать с помощью гиперспектральных камер, установленных на дронах или спутниках. В зависимости от концентрации питательных и загрязняющих веществ, бактерии будут светиться различными цветами.
Бактерии были созданы для производства молекул-«репортеров», которые легко фиксируются на расстоянии. Исследовательская команда провела квантово-механические симуляции более 20 000 метаболитов, чтобы выбрать наиболее эффективные молекулы для светового сигнала. В результате были выбраны биливердин — пигмент, придающий синякам зеленый цвет, и бактериохлорофилл, который участвует в фотосинтезе.
Система показала впечатляющую эффективность: образцы почвы с целевыми веществами излучали сигнал в 12 раз ярче, чем контрольные образцы, и их можно было обнаружить на расстоянии до 90 метров. При этом свечение невидимо для человеческого глаза, но хорошо фиксируется гиперспектральными камерами, способными регистрировать малейшие изменения цвета в широком спектре волн.
«Наша система может реагировать на металлы, радиацию, токсины и питательные вещества в почве, то есть на все, что необходимо для обнаружения», — отметил руководитель исследования Кристофер Фойгт. В будущем эта технология может быть применена в сельском хозяйстве, экологии и мониторинге загрязнений.
Ранее ученые также разработали бактерии, из которых получаются волокна для восстановления костей.