Tumbuhan, yang kepekaannya terhadap bahan peledak melebihi yang dimiliki anjing, diturunkan oleh ahli biologi Amerika. Untuk membuat sensor hidup yang tidak biasa, para ilmuwan memodifikasi mekanisme pertahanan tumbuhan alami sedemikian rupa sehingga merespon rangsangan yang diinginkan dengan mengubah warna dedaunan
Hampir semua tanaman dapat dijadikan sensor: semuanya memiliki satu atau beberapa sistem perlindungan dan mengandung protein yang sesuai untuk modifikasi. Foto: Profesor Madford (kanan) dan postdoc Peter Bowerman
Sistem perlindungan, yang tanpa ampun dieksploitasi oleh para ilmuwan, telah "ditemukan" oleh tumbuhan sejak lama. Sederhana saja: jika mereka tidak dapat melarikan diri dari tempat mereka tumbuh, maka mereka harus belajar melindungi diri dari ancaman eksternal. Jadi, daun tembakau, yang menderita nafsu makan ulat rakus yang baik, mulai mengeluarkan zat yang menarik serangga predator. Tanaman lain, setelah mendeteksi reseptor protein penyerang, memancarkan terpenoid ke dalam jaringan, yang mengencangkan kutikula daun.
Para peneliti telah menemukan cara menggunakan mekanisme terakhir untuk tujuan mereka sendiri. Sebagai kelinci percobaan, tim ahli genetika yang dipimpin oleh Profesor June Medford memilih Arabidopsis, favorit ahli biologi, dan tembakau.
Para peneliti telah menemukan cara menggunakan mekanisme terakhir untuk tujuan mereka sendiri. Sebagai kelinci percobaan, tim ahli genetika yang dipimpin oleh Profesor June Medford memilih Arabidopsis, favorit ahli biologi, dan tembakau.
Seperti yang dipahami oleh para ilmuwan, perlu untuk mengubah protein reseptor di dinding sel sehingga akan mengaktifkan mekanisme pertahanan, "merasakan" bahan kimia yang meledak atau polutan air dan udara di lingkungan tumbuhan.
Ahli biologi, dengan menggunakan program komputer khusus, menghitung cara mengubah protein alami tanaman agar dapat menjalankan fungsi yang diinginkan. Kemudian modifikasi yang sesuai dibuat dengan menggunakan metode rekayasa genetika.
Akibatnya, dengan adanya zat pemberi sinyal (komponen bom yang paling umum, trinitrotoluene), seluruh lapisan tanaman hasil rekayasa genetika (baik Arabidopsis maupun tembakau) mulai kehilangan warna hijaunya, memberikan sinyal yang jelas kepada para peneliti.
Video promosi:
Reaksi tembakau hasil modifikasi terhadap keberadaan TNT (23 ppb) di dalam tanah muncul dalam beberapa jam (waktu ditunjukkan secara horizontal). Di sebelah kiri, perubahan warna daun ditampilkan, terlihat dengan mata telanjang. Kanan: pencitraan hiperspektral dari perubahan efisiensi fotosistem II.
Dalam penelitian ini, tanah dijenuhkan dengan TNT, mengisolasi daun dari uap TNT dan produk pembusukannya. Namun, percobaan terpisah menunjukkan bahwa kecambah tembakau menjadi pucat dengan adanya bentuk yang mudah menguap. Bawah: Tanggapan terbaik dari sebuah pabrik (ilustrasi CSU).
Tapi, seperti yang dicatat oleh para pengembang sendiri, apa yang terjadi di laboratorium penelitian, di mana jumlah cahayanya sama pada siang hari, "tidak ada angin, hujan dan hama, serta orang-orang memercikkan kopi."
Belum diketahui apakah kerangka detektor logam dan pemindai lainnya akan tertutup tanaman. Menurut Madford, dibutuhkan setidaknya 5-7 tahun sebelum metode tradisional untuk menemukan bahan peledak diganti (foto oleh CSU).
Ilmuwan mengajari generasi pertama tembakau menjadi pucat dalam beberapa jam setelah penemuan bahan peledak. Setiap orang bisa mengenali "jawaban" dari sebuah tumbuhan. Namun, belum ada mekanisme yang ditemukan untuk mengembalikan daun ke warna aslinya.
Kedepannya, tanaman dapat disetel untuk menangkap polutan lingkungan dan senyawa kimia lainnya.
Namun, para peneliti sekarang menghadapi tugas penting lainnya: mempercepat proses deteksi zat yang dibutuhkan. Madford akan melibatkan semua karyawannya dalam memecahkan masalah ini, dan dia memiliki banyak dari mereka: sekitar 30 siswa, mahasiswa pascasarjana, dan doktoral. Tujuan: merubah warna daun dalam beberapa menit.
Artikel pencipta tanaman ular ini dipublikasikan di akses terbuka di jurnal PLoS ONE. Di dalamnya, orang Amerika berpendapat bahwa sensitivitas tanaman sebanding, dan terkadang bahkan lebih tinggi daripada anjing.
Pekerjaan saat ini dimulai pada tahun 2003. Beberapa organisasi yang tertarik memberikan dukungan keuangan sekaligus. Sekitar $ 3 juta diinvestasikan dalam pengembangan sensor peledak hidup dalam bentuk hibah.
Untuk mengingat perkembangan tersebut, Badan Pengurangan Ancaman Pertahanan Amerika (DTRA), pemain utama di bidang ini, mengalokasikan $ 8 juta lagi untuk grup Madford. Para ilmuwan memperkirakan bahwa dibutuhkan 3-4 tahun lagi untuk menyelesaikan pekerjaan ini.
Tanaman telah mencoba mengajarkan deteksi ranjau. Perusahaan Denmark, Aresa Biodetection, telah memodifikasi Arabidopsis sehingga daunnya berubah menjadi merah kecokelatan alih-alih hijau dalam 3-5 minggu (dalam gambar) dengan adanya nitrogen dioksida dari tambang yang tidak meledak di dalam tanah.
Pada tahun 2008, perusahaan mengakui perkembangan tersebut sebagai tidak menguntungkan secara komersial, meninggalkan investasi lebih lanjut dalam bioteknologi dan beralih ke jenis aktivitas lain (foto gizmag, dari situs technoccult.net, storyofcool.com).
June percaya bahwa tanaman anjing pelacak dapat dijual sebagai bibit yang dimodifikasi secara genetik, dan harga sayuran hijau tersebut lebih murah daripada pemindai bingkai konvensional.
Sebelumnya, lebah, tikus, ngengat, ragi pembuat bir dan bakteri terlibat dalam mendeteksi bahan peledak (foto dari thehoneybeeconservancy.org).
Ke depan, tanaman juga bisa diajarkan untuk mengenali beberapa polutan sekaligus, dan perubahan warna dedaunan bisa
dipantau bahkan dari luar angkasa, impian para pengembang.
The New York Times melangkah lebih jauh dan menyajikan seperti apa pengumuman audio bandara di masa depan: "Tolong tunjukkan ID dan boarding pass Anda dan berjalan melewati tembok rhododendron."
