Las plantas, cuya sensibilidad a los explosivos supera a la de los perros, son derivadas por biólogos estadounidenses. Para crear sensores vivientes inusuales, los científicos modificaron el mecanismo de defensa natural de las plantas de tal manera que responda al estímulo deseado cambiando el color del follaje
Casi cualquier planta se puede convertir en sensor: todas tienen uno u otro sistema de protección y contienen proteínas adecuadas para su modificación. En la foto: el profesor Madford (derecha) y el postdoctorado Peter Bowerman
El sistema de protección, explotado sin piedad por los científicos, fue "inventado" por las plantas hace mucho tiempo. Es simple: si no pueden escapar del lugar donde crecieron, entonces deben aprender a protegerse de las amenazas externas. Entonces, las hojas de tabaco, que padecen el buen apetito de una oruga voraz, comienzan a secretar sustancias que atraen a los insectos depredadores. Otras plantas, habiendo detectado los receptores de proteínas del atacante, emiten terpenoides a los tejidos, que tensan la cutícula de las hojas.
Los investigadores han descubierto cómo utilizar este último mecanismo para sus propios fines. Como conejillos de indias, un equipo de genetistas dirigido por el profesor June Medford eligió Arabidopsis, el favorito de los biólogos, y el tabaco.
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Los investigadores han descubierto cómo utilizar este último mecanismo para sus propios fines. Como conejillos de indias, un equipo de genetistas dirigido por el profesor June Medford eligió Arabidopsis, el favorito de los biólogos, y el tabaco.
Según lo concebido por los científicos, era necesario cambiar la proteína receptora en las paredes celulares para que activara un mecanismo de defensa, "detectando" sustancias químicas explosivas o contaminantes del agua y el aire en el entorno de la planta.
Los biólogos, utilizando un programa informático especial, calcularon cómo cambiar las proteínas naturales de una planta para que realicen las funciones deseadas. Luego se realizaron las modificaciones apropiadas utilizando métodos de ingeniería genética.
Como resultado, en presencia de una sustancia de señalización (el componente más común de las bombas, el trinitrotolueno), todo el lecho de plantas genéticamente modificadas (tanto Arabidopsis como tabaco) comenzó a perder su color verde, dando una señal clara a los investigadores.
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La reacción del tabaco modificado a la presencia de TNT (23 ppb) en el suelo aparece dentro de varias horas (el tiempo se indica horizontalmente). A la izquierda, se muestra un cambio en el color de la hoja, visible a simple vista. Derecha: imagen hiperespectral de cambios en la eficiencia del fotosistema II.
En el estudio actual, el suelo se saturó con TNT, aislando las hojas del vapor de TNT y sus productos de descomposición. Sin embargo, un experimento separado mostró que los brotes de tabaco palidecían en presencia de formas volátiles. Abajo: la mejor respuesta de una planta (ilustración de CSU).
Pero, como señalan los propios desarrolladores, lo que sucede en un laboratorio de investigación, donde la cantidad de luz es la misma durante el día, "no hay viento, lluvia ni plagas, además de gente salpicando café".
Aún no se sabe si los marcos de los detectores de metales y otros escáneres estarán cubiertos de plantas. Según Madford, pasarán al menos 5-7 años antes de que se reemplacen los métodos tradicionales de encontrar explosivos (foto de CSU).
Los científicos enseñaron a la primera generación de tabaco a palidecer pocas horas después del descubrimiento de los explosivos. Cualquier persona puede reconocer la "respuesta" de una planta. Sin embargo, todavía no se ha inventado ningún mecanismo para devolver las hojas a su color natural.
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En el futuro, las plantas se pueden ajustar para capturar contaminantes ambientales y otros compuestos químicos.
Sin embargo, los investigadores ahora se enfrentan a otra tarea importante: acelerar el proceso de detección de las sustancias necesarias. Madford va a involucrar a todos sus empleados en la solución de este problema, y tiene muchos de ellos: alrededor de 30 estudiantes, estudiantes graduados y postdoctorados. Objetivo: cambiar el color de las hojas en unos minutos.
Un artículo de los creadores de las plantas de serpientes se publica en acceso abierto en la revista PLoS ONE En él, los estadounidenses argumentan que la sensibilidad de las plantas es comparable y, a veces, incluso mayor que la de los perros.
El trabajo actual comenzó en 2003. Varias organizaciones interesadas proporcionaron apoyo financiero a la vez. Se invirtieron alrededor de $ 3 millones en el desarrollo de sensores explosivos vivientes en subvenciones.
Para recordar el desarrollo, la Agencia Estadounidense de Reducción de Amenazas de Defensa (DTRA), el actor principal en este campo, asignó otros $ 8 millones al grupo Madford. Los científicos estiman que se necesitarán otros 3-4 años para completar el trabajo.
Las plantas ya han intentado enseñar a detectar minas. La empresa danesa Aresa Biodetection ha modificado Arabidopsis para que sus hojas se tornen de color marrón rojizo en lugar de verdes en 3-5 semanas (en las imágenes) cuando el dióxido de nitrógeno de las minas sin detonar está presente en el suelo.
En 2008, la compañía reconoció el desarrollo como comercialmente no rentable, abandonó nuevas inversiones en biotecnología y cambió a otro tipo de actividad (photo gizmag, de los sitios technoccult.net, storyofcool.com).
June cree que las plantas de sabueso se pueden vender como plántulas genéticamente modificadas y que tales verduras costarán menos que los escáneres de marco convencionales.
Anteriormente, abejas, ratas, polillas, levadura de cerveza y bacterias participaban en la detección de explosivos (foto de thehoneybeeconservancy.org).
En el futuro, también se puede enseñar a las plantas a reconocer varios contaminantes a la vez, y el cambio de color del follaje se puede
monitorear incluso desde el espacio, sueñan los desarrolladores.
El New York Times va un paso más allá y presenta cómo sonarán los anuncios de audio del aeropuerto en el futuro: "Por favor, muestre su identificación y tarjeta de embarque y pase por el muro de rododendros".
