Amerikkalaiset biologit ovat peräisin kasveista, joiden herkkyys räjähteille on suurempi kuin koirien. Luodakseen epätavallisia eläviä antureita, tutkijat muuttivat luonnollista kasvien puolustusmekanismia siten, että se reagoi haluttuun ärsykkeeseen muuttamalla lehtien väriä
Melkein mistä tahansa kasvista voidaan tehdä anturi: kaikilla on yksi tai toinen suojajärjestelmä ja ne sisältävät modifiointiin sopivia proteiineja. Kuvassa: professori Madford (oikealla) ja postdoktori Peter Bowerman
Kasvit keksivät kauan sitten suojelujärjestelmän, jota tutkijat ovat käyttäneet armottomasti. Se on yksinkertaista: jos he eivät pääse pakenemaan paikoistaan, heidän on opittava suojautumaan ulkoisilta uhilta. Joten tupakanlehdet, kärsivät kiusallisen toukan hyvästä ruokahaluista, alkavat erittää aineita, jotka houkuttelevat saalistushyönteisiä. Muut kasvit, havaittuaan hyökkääjän proteiinireseptorit, emittoivat kudoksiin terpenoideja, jotka kiristävät lehtien kutikulaa.
Tutkijat ovat keksineet, kuinka käyttää jälkimmäistä mekanismia omaan tarkoitukseen. Marsuina professori June Medfordin johtama geneetikkojen ryhmä valitsi biologien suosikki Arabidopsisin ja tupakan.
Tutkijat ovat keksineet, kuinka käyttää jälkimmäistä mekanismia omaan tarkoitukseen. Marsuina professori June Medfordin johtama geneetikkojen ryhmä valitsi biologien suosikki Arabidopsisin ja tupakan.
Tutkijoiden käsityksen mukaan oli välttämätöntä muuttaa reseptoriproteiinia soluseinämissä siten, että se käynnistäisi puolustusmekanismin, "tunteen" räjähtävät kemikaalit tai veden ja ilman epäpuhtaudet kasviympäristössä.
Biologit laskivat erityistä tietokoneohjelmaa käyttämällä, kuinka kasvin luonnolliset proteiinit voidaan muuttaa siten, että ne suorittavat halutut toiminnot. Sitten tehtiin sopivat modifikaatiot geenitekniikan menetelmillä.
Seurauksena oli signaloivan aineen (pommien yleisin komponentti, trinitrotolueeni) läsnä ollessa, geneettisesti muunnettujen kasvien koko kerros (sekä Arabidopsis että tupakka) menettivät vihreän värinsä, mikä antoi tutkijoille selkeän signaalin.
Mainosvideo:
Muokatun tupakan reaktio TNT: n (23 ppb) läsnäoloon maaperässä ilmenee muutamassa tunnissa (aika ilmoitetaan vaakasuoraan). Vasemmalla puolella näkyy muutos lehtien värissä paljaalla silmällä. Oikea: valonsysteemin II hyötysuhteen kuvaus muutoksista.
Tässä tutkimuksessa maaperä oli kyllästetty TNT: llä, eristämällä lehdet TNT-höyrystä ja sen hajoamistuotteista. Erillinen koe osoitti kuitenkin, että tupakan itut muuttuivat vaaleiksi haihtuvien muotojen läsnä ollessa. Pohja: Paras vastaus kasvista (CSU-kuva).
Mutta kuten kehittäjät itse huomauttavat, mitä tapahtuu tutkimuslaboratoriossa, jossa valon määrä on sama päivän aikana, "ei ole tuulta, sadetta ja tuholaisia, samoin kuin ihmisiä, jotka roiskuttavat kahvia".
Ei ole vielä tiedossa, katetaanko metallinilmaisimien ja muiden skannerien kehykset kasveilla. Madfordin mukaan kestää vähintään 5–7 vuotta, ennen kuin perinteiset räjähteiden löytämismenetelmät korvataan (kuva CSU).
Tutkijat opettivat tupakan ensimmäisen sukupolven muuttumaan vaaleaksi muutamassa tunnissa räjähteiden löytämisen jälkeen. Kuka tahansa voi tunnistaa kasvin "vastauksen". Kuitenkaan ei ole vielä keksitty mekanismia lehtien palauttamiseksi luonnolliseen väriinsä.
Jatkossa kasveja voidaan säätää ympäristön pilaavien aineiden ja muiden kemiallisten yhdisteiden sieppaamiseksi.
Tutkijoilla on nyt kuitenkin toinen tärkeä tehtävä: vauhdittaa tarvittavien aineiden havaitsemista. Madford aikoo saada kaikki työntekijänsä osallistumaan tämän ongelman ratkaisemiseen, ja hänellä on paljon heitä: noin 30 opiskelijaa, jatko-opiskelijaa ja postdokumentteja. Tarkoitus: muuttaa lehtien väriä muutamassa minuutissa.
Käärmekasvien tekijöiden artikkeli julkaistaan avoimessa julkaisussa PLoS ONE -lehdessä. Siinä amerikkalaiset väittävät, että kasvien herkkyys on verrattavissa ja joskus jopa suurempi kuin koirien.
Nykyinen työ alkoi vuonna 2003. Useat kiinnostuneet organisaatiot antoivat taloudellista tukea kerralla. Noin 3 miljoonaa dollaria investoitiin elävien räjähtävien anturien kehittämiseen apurahoina.
Kehityksen mieleen saattamiseksi American Defense Threat Reduction Agency (DTRA), tämän alan päätoimija, myönsi Madford-ryhmälle vielä 8 miljoonaa dollaria. Tutkijoiden arvioiden mukaan työn valmistuminen vie vielä 3-4 vuotta.
Kasvit ovat jo yrittäneet opettaa miinojen havaitsemista. Tanskalainen Aresa Biodetection -yritys on muokannut Arabidopsis-valmistetta siten, että sen lehdet muuttuvat punaisenruskeiksi vihreän sijasta 3–5 viikossa (kuvissa), kun maaperässä on räjähtämättömistä kaivoksista peräisin oleva typpidioksidi.
Vuonna 2008 yritys tunnusti kehitystyön kaupallisesti kannattamattomaksi, luopui lisäinvestoinneista bioteknologiaan ja siirtyi muun tyyppiseen toimintaan (photo gizmag, sivustoilta technoccult.net, storyofcool.com).
June uskoo, että verikoiran kasveja voidaan myydä geneettisesti muunnettuina taimina ja että tällaiset vihannekset maksavat vähemmän kuin perinteiset kehyskannerit.
Aikaisemmin mehiläiset, rotat, koit, panimohiiva ja bakteerit olivat mukana räjähteiden havaitsemisessa (kuva thehoneybeeconservancy.org).
Jatkossa kasveja voidaan myös opettaa tunnistamaan useita epäpuhtauksia kerralla, ja lehtien värinmuutosta voidaan
seurata jopa avaruudesta, kehittäjät haaveilevat.
New York Times menee askeleen pidemmälle ja esittelee, mitkä lentokentän äänitiedotteet kuulostavat tulevaisuudesta: "Näytä henkilöllisyystodistuksesi ja pääsylipasi ja kävele rododendronin seinän ohi."