Szpinak i jego supermoce: ta roślina może działać jak wykrywacz materiałów wybuchowych

Bioinżynierowie z USA nie przestają zaskakiwać. Ich najnowsze dzieło to wyposażony w nanorurki węglowe szpinak emitujący widoczne w podczerwieni ostrzeżenia. W jaki sposób uzyskuje i wysyła informacje?

  1. W jaki sposób wyposażono szpinak w precyzyjne sensory?
  2. W jakim czasie roślina wykrywa zagrożenia?
  3. Z jakiej odległości można odczytać sygnał alarmowy?
  4. Jakie znaczenie dla nauki ma sukces naukowców z MIT?

Doświadczony zespół biotechnologów

Najnowsze odkrycie jest zasługą naukowców pod kierownictwem Michaela Strano, profesora inżynierii chemicznej z uniwersytetu MIT (Massachusetts Institute of Technology). To nie pierwsze jego osiągnięcie w tej dziedzinie – już dwa lata temu zdołał przy pomocy nanocząsteczek zwiększyć w roślinach zdolności fotosyntezy, przekształcając je w sensory tlenku azotu.

Kolejnym osiągnięciem prof. Strano było stworzenie nanorurek węglowych i posłużenie się nimi jako sensorami wielu molekuł, m.in. nadtlenku wodoru, trotylu i sarinu. Zdobyte doświadczenia przyniosły sukces w najnowszym przedsięwzięciu – szpinaku zdolnym nie tylko wykryć materiały wybuchowe, lecz również szybko zakomunikować to fluorescencją.

Profesor Michael Strano - kierownik przełomowych badań w MIT

Sygnały alarmowe w podczerwieni

Sukces udało się osiągnąć, wykorzystując właśnie nanorurki węglowe. Za sprawą połączeń naczyniowych osadzono je w mezofilu (tkance miękiszowej) liści, a więc warstwie najintensywniej dokonującej fotosyntezy. Tak zmodyfikowana roślina w sposób naturalny pobiera wodę z gleby, dostarczając ją do liści, a w nich także nanosensorów.

Te z kolei są niezwykle czułe na związki nitroaromatyczne, często stosowane przy produkcji wielu materiałów wybuchowych, m.in. min lądowych. Gdy któraś z tych substancji zostaje przez szpinak wykryta, w ciągu ok. 10 minut jego liście zaczynają emitować fluorescencyjny sygnał widoczny kamerą w podczerwieni. Maksymalny zasięg widoczności ostrzeżenia to obecnie ok. 1 metra.

Naukowcy wykorzystali specjalną kamerę, podłączoną do niewielkiego, mobilnego urządzenia opartego na Raspberry Pi. Docelowo sygnał może wykryć znacznie więcej modeli kamer – barierą jest jedynie powszechnie w nich montowany filtr podczerwieni. Zespół prof. Strano intensywnie pracuje także nad zwiększeniem zasięgu widoczności sygnału.

Szpinak - do niedawna superfood, obecnie symbol przełomu w nauce

Zobacz również: Gadżetomania TV: Czy wiesz że... floppy disc

Odkrycie o ogromnym znaczeniu dla nauki

Badania nieprzerwanie trwają, a naukowcom udało się także stworzyć wariant szpinaku wykrywającego dopaminę, wpływającą na tempo wzrostu rośliny. Prowadzone są także prace nad kolejnymi rodzajami sensorów, m.in. ustalających jakich substancji używa roślina by przechowywać informacje we własnych tkankach.

W trakcie rozwoju są także próby stworzenia innych rodzajów sygnalizacji zagrożeń, w tym możliwość zmiany koloru czy komunikacja przy pomocy sygnałów radiowych. Docelowo zespół prof. Strano ma nadzieję stworzyć rośliny zdolne do ostrzegania przed zanieczyszczeniami powietrza i zmianami klimatycznymi, w szczególności suszą.

Odkrycie pomoże także wielu botanikom – tak zastosowana bioinżynieria pozwala lepiej zrozumieć mechanizmy pracy głębszych warstw roślin, precyzyjnie monitorować ich kondycję, a także maksymalizować ilość trudnych do pozyskania substancji pochodzenia roślinnego. Najlepszym przykładem jest Katarantus różowy – kwiat, który służy do produkcji leków na m.in. białaczkę.

Źródło: materiały prasowe, Massachusetts Institute of Technology

Podziel się:

Przeczytaj także:

Ten artykuł nie ma jeszcze komentarzy

Pokaż wszystkie komentarze

Także w kategorii Nauka:

Afrykańskie programy kosmiczne: ambitny plan lotu na Księżyc i kolonizacji Marsa 15 najdziwniejszych broni palnych. Pistolet kosmonautów, karabin na Turków i inne Tragedie w przestworzach - ataki na samoloty cywilne. Znacznie więcej niż podają media! Najlepsi szpiedzy świata. Polscy, rosyjscy i izraelscy agenci, którzy zmienili historię 9 najgroźniejszych epidemii w historii ludzkości. Ebola i zika wypadają przy nich niewinnie Jak zapisać dane, aby przetrwały tysiące lat i wojny nuklearne? To proste: za pomocą kota Jak parzy meduza? Ten film wyjaśnia, dlaczego spotkanie z parzydełkami tak bardzo boli Juliusz Verne - trafione i nietrafione przepowiednie kultowego pisarza Artyleria bez prochu. Machiny wojenne z dawnych wieków Wynalazki Leonarda da Vinci. Nad czym pracował renesansowy geniusz? Stare i nowe stacje orbitalne. Co krąży nad naszymi głowami? Zobacz świat tak, jak widzi twój pupil. Spójrz okiem kota, psa i... ptaka Szalona rosyjska wyprawa na Marsa. Jak wyglądał ich kosmiczny pociąg? Algorytm jest bogiem Jak działa sterowanie myślami i kradzież wspomnień z mózgu? Układ QWERTY i szybkie pisanie. Długa historia technologicznego mitu Gigantyczne bombardy, moździerze i armaty. 9 największych dział, jakie kiedykolwiek zbudowano Liczydło, czyli najprzydatniejszy gadżet świata. Umiesz z niego korzystać? 23 pechowców, których zabiły ich własne wynalazki Najbardziej niedoceniane czołgi II wojny światowej Sztuczki sprzedawców, na które musisz uważać 21 gramów - tyle waży ludzka dusza. Dlaczego eksperyment, który tego dowiódł, nie ma żadnej wartości? Początek buntu maszyn: tak eksploduje robot NASA. Włożyli do niego baterie z Galaxy Note’a 7? Solar Roof: tak Elon Musk zniszczy gospodarkę opartą na węglu

Popularne w tym tygodniu:

15 najdziwniejszych broni palnych. Pistolet kosmonautów, karabin na Turków i inne Afrykańskie programy kosmiczne: ambitny plan lotu na Księżyc i kolonizacji Marsa