Pflanzen, deren Empfindlichkeit gegenüber Sprengstoffen die von Hunden übersteigt, stammen von amerikanischen Biologen. Um ungewöhnliche lebende Sensoren zu schaffen, haben Wissenschaftler den natürlichen Pflanzenabwehrmechanismus so modifiziert, dass er auf den gewünschten Reiz reagiert, indem er die Farbe des Laubes ändert
Fast jede Pflanze kann zu einem Sensor gemacht werden: Alle haben das eine oder andere Schutzsystem und enthalten Proteine, die zur Modifikation geeignet sind. Im Bild: Professor Madford (rechts) und Postdoc Peter Bowerman
Das von Wissenschaftlern gnadenlos genutzte Schutzsystem wurde vor langer Zeit von Pflanzen "erfunden". Es ist ganz einfach: Wenn sie dem Ort, an dem sie aufwachsen, nicht entkommen können, müssen sie lernen, sich vor externen Bedrohungen zu schützen. So beginnen Tabakblätter, die unter dem guten Appetit einer unersättlichen Raupe leiden, Substanzen abzuscheiden, die räuberische Insekten anziehen. Andere Pflanzen, die die Proteinrezeptoren des Angreifers entdeckt haben, geben Terpenoide in das Gewebe ab, die die Nagelhaut der Blätter straffen.
Forscher haben herausgefunden, wie der letztere Mechanismus für ihre eigenen Zwecke verwendet werden kann. Als Meerschweinchen wählte ein Team von Genetikern unter der Leitung von Professor June Medford Arabidopsis, den Favoriten der Biologen, und Tabak.
Forscher haben herausgefunden, wie der letztere Mechanismus für ihre eigenen Zwecke verwendet werden kann. Als Meerschweinchen wählte ein Team von Genetikern unter der Leitung von Professor June Medford Arabidopsis, den Favoriten der Biologen, und Tabak.
Wie von den Wissenschaftlern konzipiert, war es notwendig, das Rezeptorprotein in den Zellwänden so zu verändern, dass es einen Abwehrmechanismus aktiviert und explosive Chemikalien oder Schadstoffe von Wasser und Luft in der Pflanzenumgebung "fühlt".
Biologen berechneten mithilfe eines speziellen Computerprogramms, wie die natürlichen Proteine einer Pflanze so verändert werden können, dass sie die gewünschten Funktionen erfüllen. Dann wurden die entsprechenden Modifikationen unter Verwendung gentechnischer Methoden vorgenommen.
Infolgedessen verlor in Gegenwart einer Signalsubstanz (der häufigste Bestandteil von Bomben, Trinitrotoluol) das gesamte Bett gentechnisch veränderter Pflanzen (sowohl Arabidopsis als auch Tabak) seine grüne Farbe und gab den Forschern ein klares Signal.
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Die Reaktion des modifizierten Tabaks auf das Vorhandensein von TNT (23 ppb) im Boden tritt innerhalb einiger Stunden auf (die Zeit ist horizontal angegeben). Links ist eine Änderung der Blattfarbe dargestellt, die mit bloßem Auge sichtbar ist. Rechts: hyperspektrale Abbildung von Änderungen der Effizienz des Photosystems II.
In der aktuellen Studie war der Boden mit TNT gesättigt, wodurch die Blätter von TNT-Dampf und seinen Zerfallsprodukten isoliert wurden. Ein separates Experiment zeigte jedoch, dass Tabaksprossen in Gegenwart flüchtiger Formen blass wurden. Unten: Die beste Antwort einer Anlage (CSU-Abbildung).
Aber wie die Entwickler selbst bemerken, passiert in einem Forschungslabor, in dem die Lichtmenge tagsüber gleich ist, "es gibt keinen Wind, Regen und Schädlinge sowie Menschen, die Kaffee ausspritzen".
Es ist noch nicht bekannt, ob die Rahmen von Metalldetektoren und anderen Scannern mit Pflanzen bedeckt sein werden. Laut Madford wird es mindestens 5-7 Jahre dauern, bis die traditionellen Methoden zum Auffinden von Sprengstoffen ersetzt werden (Foto von CSU).
Wissenschaftler lehrten die erste Tabakgeneration, innerhalb weniger Stunden nach der Entdeckung von Sprengstoff blass zu werden. Jede Person kann die "Antwort" einer Pflanze erkennen. Es wurde jedoch noch kein Mechanismus erfunden, um die Blätter in ihre natürliche Farbe zurückzubringen.
In Zukunft können Pflanzen so eingestellt werden, dass sie Umweltschadstoffe und andere chemische Verbindungen erfassen.
Die Forscher stehen nun jedoch vor einer weiteren wichtigen Aufgabe: den Nachweis der benötigten Substanzen zu beschleunigen. Madford wird alle ihre Mitarbeiter in die Lösung dieses Problems einbeziehen, und sie hat viele von ihnen: etwa 30 Studenten, Doktoranden und Postdocs. Zweck: Ändern Sie die Farbe der Blätter innerhalb weniger Minuten.
Ein Artikel der Schöpfer der Schlangenpflanzen wurde im Open Access in der Zeitschrift PLoS ONE veröffentlicht. Darin argumentieren Amerikaner, dass die Empfindlichkeit von Pflanzen vergleichbar und manchmal sogar höher ist als die von Hunden.
Die aktuellen Arbeiten begannen bereits 2003. Mehrere interessierte Organisationen leisteten gleichzeitig finanzielle Unterstützung. Etwa 3 Millionen US-Dollar wurden in Zuschüsse in die Entwicklung lebender Sprengstoffsensoren investiert.
Um an die Entwicklung zu erinnern, stellte die American Defense Threat Reduction Agency (DTRA), der Hauptakteur auf diesem Gebiet, der Madford-Gruppe weitere 8 Millionen US-Dollar zur Verfügung. Wissenschaftler schätzen, dass es weitere 3-4 Jahre dauern wird, bis die Arbeit abgeschlossen ist.
Pflanzen haben bereits versucht, die Minensuche zu lehren. Das dänische Unternehmen Aresa Biodetection hat Arabidopsis so modifiziert, dass seine Blätter in 3-5 Wochen (auf den Bildern) rotbraun statt grün werden, wenn Stickstoffdioxid aus nicht explodierten Minen im Boden vorhanden ist.
Im Jahr 2008 erkannte das Unternehmen die Entwicklung als wirtschaftlich unrentabel an, gab weitere Investitionen in die Biotechnologie auf und wechselte zu einer anderen Art von Aktivität (Foto gizmag, von den Websites technoccult.net, storyofcool.com).
June glaubt, dass Bluthundpflanzen als gentechnisch veränderte Sämlinge verkauft werden können und dass solche Grüns weniger kosten als herkömmliche Rahmenscanner.
Zuvor waren Bienen, Ratten, Motten, Bierhefe und Bakterien am Nachweis von Sprengstoffen beteiligt (Foto von thehoneybeeconservancy.org).
In Zukunft kann Pflanzen auch beigebracht werden, mehrere Schadstoffe gleichzeitig zu erkennen, und der Farbwechsel von Laub kann
sogar aus dem All überwacht werden, träumen die Entwickler.
Die New York Times geht noch einen Schritt weiter und präsentiert, wie die Audio-Ankündigungen am Flughafen in Zukunft klingen werden: "Bitte zeigen Sie Ihren Ausweis und Ihre Bordkarte und gehen Sie an der Rhododendronwand vorbei."
