Ваш будущий дом имеет все современные удобства. Вертолетная площадка для вашего летающего автомобиля, робот-шеф-повар, стены с сенсорным экраном. И тогда есть комнатные растения. Они могут выглядеть как обычные растения-пауки и мирные лилии. Но однажды, из ниоткуда, растения начинают светиться жутким пурпуром.
Ооо У вас должна быть проблема с плесенью. Видите ли, растения - это биосенсоры, которые следят за здоровьем вашего дома: они могут сказать вам, когда уровень радона или угарного газа слишком высок, если под обоями в ванной комнате скрывается вредная плесень, выдыхает ли кто-то в доме частицы вируса гриппа, среди других опасностей.
Как бы это ни было футуристично, эти биосенсоры комнатных растений могут быть реальностью задолго до того, как летят машины. Новая статья в журнале Science от исследователей Университета Теннесси подробно описывает возможности использования концептуально генетически модифицированных растений для мониторинга нашей домашней обстановки.
«Идея состоит в том, чтобы спроектировать комнатные растения, ваши маленькие зеленые друзья, чтобы рассказать вам о том, что происходит в вашем доме, не угрожая, - говорит Нил Стюарт, профессор наук о растениях, который руководил исследованиями.
В статье исследуется возможность создания различных типов комнатных растений для подачи сигналов, когда они ощущают определенные загрязнители окружающей среды. Это также смотрит на то, как эти растения могли быть лучше всего включены в домашние проекты.
По словам Стюарта, лучше всего использовать растения с крупными, пестрыми листьями и светлыми цветами, которые облегчат обнаружение изменений цвета. Растения могут изменить цвет или флуоресценцию при воздействии опасности. Ученые давно знают, как заставить растения флуоресцировать, вставляя гены флуоресцентной медузы в клетки растения; хитрость здесь заключается в том, чтобы заставить эту флуоресценцию включаться только при наличии определенных раздражителей, таких как радон.
Чтобы получить максимум визуальной информации, вам понадобится больше растений, чем случайный горшок. Исследователи представили целую «умную стенку растения», которая была бы одновременно привлекательной и обеспечивала достаточно высокую плотность листвы для демонстрации любых изменений цвета или флуоресценции. Растения могут быть лучше всего расположены рядом с возвратными отверстиями системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в доме, поскольку именно там газы, такие как летучие органические соединения (ЛОС), выделяемые плесенью, будут наиболее концентрированными.
Развитие синтетической биологии может позволить комнатным растениям действовать в качестве фитосенсоров. (C. Bickel / Science) Идея использования растений в качестве биосенсоров - «фитосенсоров» АКА - не нова. Исследования, финансируемые DARPA, показали, что растения могут быть спроектированы для обнаружения тротила. Некоторые биологи надеются, что это может в конечном итоге привести к таким вещам, как системы безопасности аэропортов на базе растений, где пассажиры могут бродить по саду, растения которого будут предупреждать власти о наличии наркотики или взрывчатка. Другие исследования, в том числе и исследования Стюарта, показали, что растения могут быть спроектированы так, чтобы выявлять собственные заболевания, давая знать фермерам, есть ли угроза в теплице.
«Подобно тому, как мы можем представить серию фитосенсоров патогенов, развернутых в полевых условиях, заблаговременно предупреждающих о болезнях растений, мы можем представить, что домашние дозорные фитосенсоры явно предупреждают о плесени или других опасностях, прежде чем они могут повлиять на наше здоровье», - говорится в статье « Наука» .
К. Питер Паулс, профессор растениеводства в Университете Гвельфа в Онтарио, говорит, что стена биосенсора комнатного растения «не вне сферы возможного». Чтобы попасть туда, исследователям необходимо создать каскад событий в пределах растение так, что оно чувствительно ко всему, что они хотят обнаружить (радон, плесень и т. д.), и привязывает его к визуальной репортерской системе, такой как изменение цвета или флуоресценция.
«Я не думаю, что было бы слишком сложно соединить ответ (изменение цвета или флуоресценцию) с какой-либо системой восприятия», - говорит Полс.
Для Стюарта и его команды следующий шаг будет заключаться в том, чтобы спроектировать некоторые растения, чтобы реагировать на определенные раздражители и начать проводить эксперименты. Они не предполагают, что стены фитосенсоров скоро появятся в доме рядом с вами, но рассматривают проект как долгосрочный процесс, возможно, с участием гражданских ученых, которые помогают в проведении исследований, проводя эксперименты на дому с инженерными растениями.
Работой было сотрудничество между Стюартом и его женой, Сьюзан Стюарт, и профессором дизайна интерьера UT Рана Абудайе. Сьюзен Стюарт изучает дизайн интерьера в университете.
«Она рассказывала мне о своих уроках, и они делали эти аккуратные концептуальные проекты, касающиеся растений и биолюминесценции», - говорит Нил Стюарт. «Я думал, что это довольно далеко - мы должны работать вместе».
