Увы, методы обнаружения и разминирования предполагают нахождение людей и, следовательно, несут значительный риск. Синтетическая биология в течение последних двух десятилетий была заинтересована в разработке генетических схем для обнаружения химических веществ. Так что Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA; Вирджиния, США), похоже, нашли человека, который предложил революционное решение. Это Эрик Янг - доцент кафедры химического машиностроения Вустерского политехнического института (WPI; Массачусетс, США). Когда DARPA обратилось к ученым найти синтетическое биологическое решение для обнаружения взрывчатых веществ, команда Эрика оказалась под рукой с потенциальным кандидатом: грибами.
В каком направлении работали ученые
Эрик Янг занимался разработкой пекарских дрожжей - разновидностью грибов. В его лаборатории изучали использование ноу-хау генной инженерии и технических знаний, их манипуляции с другими организмами. Особый интерес представляли взаимодействия дрожжей и грибов. Эти организмы обладают потенциально полезными свойствами для множества различных применений. Многие люди, интересующиеся миром грибов и экологией, читали про обширные подземные грибные сети, которые соединяют деревья и другие растения в экосистемах.
Обоснование выбора грибов в рамках подхода к решению проблемы DARPA заключается в том, что ученые в лаборатории уже создали естественную грибную сеть для передачи сигнала. Ученые увидели, что подходы с генетической схемой хороши для обнаружения молекул очень близко к клетке, осталось отработать передачу сигнала на большое расстояние, в данном случае на глубине 1 метр. Специально созданные бактерии-детекторы с генетической цепью могут обнаруживать химические вещества, в данном случае взрывчатые.
Придется засевать грибами каждое поле, поэтому ученые будут искать штаммы, которые быстро растут прямо в почве, или способы поощрить их к этому. Для этой цели можно использовать естественные грибы.
Выбор бактерий пал на палочковидные сапротрофные почвенные бактерии под названием Pseudomonas putida, очень популярные бактерии для различных научных целей. Этот почвенный микроб устойчив ко многим химическим веществам, которые нужно будет проверить. Выбрав этот вид, ученые сконструируют его так, чтобы он содержал генетический контур. Когда спроектированная P. putida обнаруживает взрывчатое вещество, она замыкает цепь и приводит к генерации сигнала, который будет отправлен обратно в грибы. Это классическая система индукционного ответа, которая является фундаментальным принципом синтетической биологии с начала 2000-х годов.
Наука находится в точке, когда мы можем задуматься о разработке практически всего, что имеет ДНК, и это действительно захватывающе, а также немного пугающе. Чем заменят бензин? Как мы колонизируем Марс? Если вы воодушевлены перспективами синтетической биологии в создании организмов на всем древе жизни, подробнее о работе над проектом можете узнать здесь: https://www.biotechniques.com.
