Вы бы этого не знали, но растения постоянно получают информацию.
Листовая зелень нравится не всем. Возьмем, к примеру, шпинат. Многие дети и даже некоторые взрослые воротят нос, как только видят его на своей тарелке. Однако лучше всего доверять шпинату. Мало того, что это суперпродукт, как ясно продемонстрировали мультфильмы про Попай, но он может быть супергероем, если он оснащен датчиками для обнаружения взрывчатых веществ.
Инженеры Массачусетского технологического института недавно добились этого, позволив растению шпината отправить электронное письмо на смартфон, когда оно обнаружило нитроароматические химические соединения, содержащиеся во многих типах взрывчатых веществ. Корни растений улавливали это соединение, которое направлялось к листьям, где датчики нанотрубок вызывали сигнал.
Использовались два комплекта наноуглеродных трубок. Ученые Массачусетского технологического института использовали технику, известную как вливание сосудов, чтобы поместить их в нижнюю часть листьев растения, в слой, известный как мезофилл, где происходит фотосинтез. Один набор нанотрубок излучал постоянный флуоресцентный сигнал. Это дало компьютеру, контролирующему его, базовый уровень. Другой посылал сигнал, когда встречал молекулу-мишень. Это облегчает компьютеру различение нормального состояния растений и химического обнаружения.
После обнаружения взрывчатого вещества у его корней потребовалось примерно 10 минут, чтобы добраться до листьев. После обнаружения нанотрубки посылают беспроводной флуоресцентный сигнал, улавливаемый инфракрасной камерой. Эта камера передала сообщение на подключенный компьютер размером со смартфон, который отправил оповещение по электронной почте. Система мониторинга работает на расстоянии до метра. Сейчас исследователи работают над увеличением его дальности.
Растения можно использовать в качестве датчиков для мониторинга загрязнения, внезапной экологической катастрофы или засухи.
Майкл Страно возглавил исследовательскую группу, создавшую первое в мире кибернетическое растение шпината. Он профессор химического машиностроения Массачусетского технологического института. «Это новая демонстрация того, как мы преодолели коммуникационный барьер человека и растений», - сказал Страно. Ведущим автором был аспирант Мин Хао Вонг. В пресс-релизе он сказал: «Эти датчики предоставляют информацию с завода в режиме реального времени. Это почти как если бы растение говорило с нами об окружающей среде, в которой оно находится». Исследователи говорят, что любое живое растение можно использовать для обнаружения любого химического вещества. Это было экспериментальное исследование. Теперь Вонг запустил стартап под названием Plantea для дальнейшего развития техники.
Страно впервые попытался провести такой эксперимент два года назад. В то время он и его команда насыщали растения нанобионикой, чтобы улучшить фотосинтез. В других предыдущих исследованиях Страно работал над датчиками из нанотрубок, которые могли улавливать тротил, нервно-паралитический газ зарин и даже перекись водорода - загрязнитель. «Растения - очень хорошие химики-аналитики, - сказал он.
Исследователь нанобионики Раффаэле Ди Джакомо из ETH Zurich, который не участвовал в этом исследовании, сказал Live Science, что когда-нибудь этот метод можно будет использовать для городского сельского хозяйства. Вонг сказал: «В случае точного земледелия наличие такой информации может напрямую повлиять на урожайность и прибыль». С другой стороны, Ди Джанкомо предположил, что комнатные растения можно использовать для определения уровня кислорода, температуры, влажности и загрязняющих веществ внутри дома в режиме реального времени и отправки этой информации прямо на ваш смартфон. По словам профессора Страно, «Установки могут использоваться для оборонных целей, а также для наблюдения за общественными местами на предмет террористической деятельности, поскольку мы показываем как обнаружение с воды, так и с воздуха».
С точки зрения исследований, ботаники могли бы взглянуть изнутри на биологические процессы растений. В медицине такие труднодоступные соединения, как производное мадагаскарского барвинка, используемое для изготовления лекарства от рака, можно было бы производить в гораздо больших количествах. Так что для тех, кто морщится при виде шпината, если он не защищает ваше здоровье от его употребления в пищу, по крайней мере, утешайтесь тем фактом, что вскоре он может защитить вас и способствовать человеческим усилиям другими, более нетрадиционными способами.