Команда Калифорнийского университета в Риверсайде должна была решить инженерную задачу: как можно «научить» растение распознавать химические вещества в окружающей среде и реагировать на них, не повреждая и не лишая его способности функционировать в обычном режиме?
Создано растение, которое меняет цвет в присутствии токсичного пестицида
Ученые успешно вывели растение, которое меняет свой цвет на другой в присутствии запрещенного токсичного пестицида. Хотя этот прорыв все еще находится на ранней стадии, исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде говорят, что их работа может однажды привести к появлению растений, которые смогут активно предупреждать людей о находящихся поблизости загрязняющих веществах и пестицидах.
Unsplash
Это может спасти жизни!
«Самое важное здесь то, что мы создали датчик состояния окружающей среды, не изменяя естественный метаболизм растения. Раньше биосенсорный компонент мешал бы растению расти на свету или прекращал бы использовать воду при стрессе. Но с нашей разработкой этого не произойдет», — говорит Иэн Уилдон, доцент кафедры химической инженерии и охраны окружающей среды Калифорнийского университета.
Как работает система распознавания пестицидов
Химический и технологический процесс, который способствовал этой новаторской работе, начался с создания белка под названием абсцизовая кислота, или ABA. Известно, что этот белок помогает растениям адаптироваться к стрессовым изменениям в окружающей среде. Например, во время засухи многие растения вырабатывают ABA.
Тем временем, дополнительные белки, называемые рецепторами, помогают растению распознавать ABA и реагировать на него. Эти процессы заставляют растение закрывать поры в листьях и стеблях, чтобы уменьшить испарение воды и снизить вероятность увядания.
В 2022 году исследовательская группа, разработавшая эту инновацию, продемонстрировала, что белки-рецепторы ABA могут быть обучены связываться с химическими веществами, отличными от ABA. В рамках нового исследования ученые показали, что как только рецепторы связываются с этим другим химическим веществом, растение приобретает свекольно-красный цвет.
Для наглядности исследователи использовали азинфос-этил, пестицид, запрещенный во многих странах из-за его токсичности для человека.
В рамках того же эксперимента авторы исследования также продемонстрировали, что можно превратить в сенсор другой живой организм: дрожжи. Исследователи продемонстрировали реакцию дрожжей на два разных химических вещества одновременно. Однако среди растений это пока невозможно. «Было бы здорово, если бы в конечном итоге мы смогли спроектировать одну установку, способную распознавать 100 запрещенных пестицидов. Но в настоящее время существуют ограничения», — пишут авторы.