Les plantes, dont la sensibilité aux explosifs dépasse celle des chiens, sont dérivées par des biologistes américains. Pour créer des capteurs vivants inhabituels, les scientifiques ont modifié le mécanisme de défense naturelle des plantes de manière à ce qu'il réponde au stimulus souhaité en modifiant la couleur du feuillage
Presque toutes les plantes peuvent être transformées en capteur: toutes ont l'un ou l'autre système de protection et contiennent des protéines adaptées à la modification. Sur la photo: le professeur Madford (à droite) et le post-doctorant Peter Bowerman
Le système de protection, impitoyablement exploité par les scientifiques, a été «inventé» par les plantes il y a longtemps. C'est simple: s'ils ne peuvent pas s'échapper de l'endroit où ils ont grandi, ils doivent apprendre à se protéger des menaces extérieures. Ainsi, les feuilles de tabac, souffrant du bon appétit d'une chenille vorace, commencent à sécréter des substances qui attirent les insectes prédateurs. D'autres plantes, ayant détecté les récepteurs protéiques de l' attaquant, émettent des terpénoïdes dans les tissus, qui resserrent la cuticule des feuilles.
Les chercheurs ont trouvé comment utiliser ce dernier mécanisme à leurs propres fins. En tant que cobayes, une équipe de généticiens dirigée par le professeur June Medford a choisi Arabidopsis, le favori des biologistes, et le tabac.
Les chercheurs ont trouvé comment utiliser ce dernier mécanisme à leurs propres fins. En tant que cobayes, une équipe de généticiens dirigée par le professeur June Medford a choisi Arabidopsis, le favori des biologistes, et le tabac.
Tel que conçu par les scientifiques, il était nécessaire de changer la protéine réceptrice dans les parois cellulaires pour qu'elle déclenche un mécanisme de défense, «détectant» des produits chimiques explosifs ou des polluants de l'eau et de l'air dans l'environnement de la plante.
Les biologistes, à l'aide d'un programme informatique spécial, ont calculé comment modifier les protéines naturelles d'une plante afin qu'elles remplissent les fonctions souhaitées. Ensuite, les modifications appropriées ont été apportées à l'aide de méthodes de génie génétique.
En conséquence, en présence d'une substance de signalisation (le composant le plus courant des bombes, le trinitrotoluène), tout le lit de plantes génétiquement modifiées (à la fois Arabidopsis et tabac) a commencé à perdre sa couleur verte, donnant un signal clair aux chercheurs.
Vidéo promotionelle:
La réaction du tabac modifié à la présence de TNT (23 ppb) dans le sol apparaît en quelques heures (l'heure est indiquée horizontalement). Sur la gauche, un changement de couleur des feuilles est montré, visible à l'œil nu. À droite: imagerie hyperspectrale des changements d'efficacité du photosystème II.
Dans l'étude actuelle, le sol était saturé de TNT, isolant les feuilles de la vapeur de TNT et de ses produits de décomposition. Cependant, une autre expérience a montré que les pousses de tabac pâlissaient en présence de formes volatiles. En bas: la meilleure réponse d'une usine (illustration CSU).
Mais, comme le notent les développeurs eux-mêmes, ce qui se passe dans un laboratoire de recherche, où la quantité de lumière est la même pendant la journée, "il n'y a pas de vent, de pluie et de parasites, ainsi que des gens qui jettent du café".
On ne sait pas encore si les cadres des détecteurs de métaux et autres scanners seront recouverts de plantes. Selon Madford, il faudra au moins 5 à 7 ans avant que les méthodes traditionnelles de recherche d'explosifs ne soient remplacées (photo du CSU).
Les scientifiques ont appris à la première génération de tabac à pâlir quelques heures après la découverte d'explosifs. N'importe qui peut reconnaître la «réponse» d'une plante. Cependant, aucun mécanisme n'a encore été inventé pour redonner aux feuilles leur couleur naturelle.
À l'avenir, les usines pourront être réglées pour capturer les polluants environnementaux et d'autres composés chimiques.
Cependant, les chercheurs sont désormais confrontés à une autre tâche importante: accélérer le processus de détection des substances requises. Madford va impliquer tous ses employés dans la résolution de ce problème, et elle en a beaucoup: environ 30 étudiants, étudiants diplômés et post-doctorants. Objectif: changer la couleur des feuilles en quelques minutes.
Un article des créateurs des plantes serpents est publié en libre accès dans la revue PLoS ONE. Les Américains y affirment que la sensibilité des plantes est comparable, et parfois même supérieure à celle des chiens.
Les travaux actuels ont commencé en 2003. Plusieurs organisations intéressées ont fourni un soutien financier à la fois. Environ 3 millions de dollars ont été investis dans le développement de capteurs d'explosifs vivants sous forme de subventions.
Pour rappeler ce développement, l'Agence américaine de réduction des menaces de défense (DTRA), principal acteur dans ce domaine, a alloué 8 millions de dollars supplémentaires au groupe Madford. Les scientifiques estiment qu'il faudra encore 3-4 ans pour terminer les travaux.
Les usines ont déjà essayé d'enseigner la détection des mines. La société danoise Aresa Biodetection a modifié Arabidopsis pour que ses feuilles deviennent rouge-brun au lieu de vertes en 3-5 semaines (sur les photos) lorsque du dioxyde d'azote provenant de mines non explosées est présent dans le sol.
En 2008, la société a reconnu le développement comme non rentable sur le plan commercial, a abandonné de nouveaux investissements dans la biotechnologie et est passée à un autre type d'activité (gizmag photo, des sites technoccult.net, storyofcool.com).
June pense que les plants de limier peuvent être vendus sous forme de semis génétiquement modifiés et que ces légumes coûteront moins cher que les scanners à cadre conventionnels.
Auparavant, les abeilles, les rats, les mites, la levure de bière et les bactéries étaient impliquées dans la détection d'explosifs (photo de thehoneybeeconservancy.org).
À l'avenir, les plantes peuvent également apprendre à reconnaître plusieurs polluants à la fois, et le changement de couleur du feuillage peut être
surveillé même depuis l'espace, rêvent les développeurs.
Le New York Times va plus loin et présente comment les annonces audio de l'aéroport sonneront à l'avenir: "Veuillez montrer votre carte d'identité et votre carte d'embarquement et passez devant le mur des rhododendrons."
