Verificarea sănătății solului cu ajutorul bacteriilor modificate genetic
Cercetătorii de la MIT (SUA) au dezvoltat o tehnologie inovatoare care permite monitorizarea sănătății solului printr-o simplă scanare aeriană, asemănătoare unui „selfie” cu drona. Această metodă utilizează bacterii modificate genetic care fac solul și culturile să strălucească în culori diferite, invizibile pentru ochiul uman, dar detectabile cu camere hiperspectrale.
Bacterii ca senzori biologici
Bacteriile sunt folosite deja ca senzori biologici datorită capacității lor de a produce compuși chimici în prezența unor condiții specifice. Totuși, lectura acestor răspunsuri necesita, în general, microscop și timp. Noua tehnologie a MIT-ului reduce acest proces la un zbor cu drona și 30 de secunde de așteptare.
Christopher Voigt, inginer biolog la MIT, explică că sistemul poate fi adaptat pentru a detecta o varietate de molecule: metale, radiații, toxine sau nutrienți din sol. Cercetătorii au modificat genetic bacteriile astfel încât să producă molecule „raportoare”, emite semnale detectabile de camerele hiperspectrale, capabile să distingă sute de lungimi de undă din spectrul vizibil și infraroșu.
Procesul de dezvoltare a bacteriilor modificate
Echipa a realizat simulări mecanico-cuantice pe peste 20.000 de metaboliți pentru a identifica cei mai buni compuși colorați. Ei au ales doi pigmenți promițători: biliverdina și bacterioclorofila. Enzimele necesare pentru a produce biliverdina au fost introduse în bacterii de sol (Pseudomonas putida), iar Rubrivivax gelatinosus, o bacterie acvatică, a fost modificată să producă bacterioclorofilă.
Aceste bacterii au fost programate să lumineze în prezența altor bacterii, dar pot fi, de asemenea, configurate să reacționeze la orice semnal chimic dorit, inclusiv contaminanți industriali sau nutrienți agricoli.
Testarea tehnologiei
Cercetătorii au plasat mostre de sol și nisip în recipiente deschise, unele dintre ele conținând discuri ascunse cu molecule-țintă. Camerele hiperspectrale montate pe drone sau clădiri au detectat semnalele emise de bacterii chiar și de la 90 de metri distanță, diferența între probele cu țintă și cele de control fiind semnificativă.
Această metodă poate permite scanarea rapidă a unor suprafețe extinse, de la sute la mii de metri pătrați, în mai puțin de jumătate de minut.
Provocări și reglementări
Cercetarea a fost finanțată de Departamentul Apărării al SUA și Ministerul Apărării din Israel. Autorii subliniază totuși că există multe întrebări legate de siguranța și reglementarea acestei tehnologii. Yonatan Chemla, inginer de microbiom de mediu la MIT, afirmă că echipa lucrează de trei ani pentru a înțelege riscurile și beneficiile tehnologiei, precum și cadrul legislativ necesar.
Potențialul tehnologiei
Bacteriile modificate genetic oferă un avantaj major în comparație cu senzorii tradiționali, care necesită alimentare electrică și întreținere constantă. Aceste „santinele microbiene” pot fi dispersate pe teren, sunt autonome, persistente și pot fi vizualizate pe timp de zi, chiar și în medii complexe precum câmpuri, păduri și zone urbane.
Concluzie
Tehnologia dezvoltată de MIT are un potențial uriaș pentru transformarea modului în care monitorizăm sănătatea solului. Cu capacitatea sa de a oferi informații rapide și precise, acest sistem poate revoluționa agronomia și protecția mediului. Cercetarea este publicată în Nature Biotechnology, evidențiind viitorul promițător al integrării biotehnologiei în monitorizarea ecologică.
