Растение-детектор: биосенсор меняет цвет, обнаружив опасный пестицид

Перед командой стояла сложнейшая задача: как встроить в растение «сигнализацию», не сломав при этом его естественную жизнь? Ведь можно, конечно, грубо встроить чужеродный механизм, но тогда наш детектор зачахнет, не успев ничего обнаружить. Нужно было действовать тоньше.

«Главное наше достижение — мы создали сенсор окружающей среды, не вмешиваясь в нормальный метаболизм растения, — объясняет Иэн Уилдон, доцент кафедры химической инженерии. — Раньше подобные биосенсоры мешали росту или реакции на стресс. Наша система работает иначе. Растение живет своей жизнью, а в нужный момент просто... загорается».

Биохимическая магия: как растение учится «видеть» яд

Всё началось с белка под названием абсцизовая кислота (ABA). Это вещество — своего рода внутренняя сигнальная система растения, помогающая ему пережить трудные времена. Например, во время засухи растение вырабатывает ABA, и это команда: «Закрыть устьица, экономить воду!».

На ABA реагируют специальные белки-рецепторы. Они его «ловят» и запускают цепочку действий, приводящую к сохранению влаги. Ученые подумали: а что, если научить эти рецепторы реагировать не на засуху, а на что-то другое? Например, на молекулы опасного химиката?

И у них получилось! Еще в 2022 году команда показала, что рецепторы ABA можно «перенастроить» на связывание с другими веществами. В новом эксперименте они пошли дальше. Когда модифицированный рецептор «хватает» молекулу-мишень, в растении срабатывает сигнал, и оно... окрашивается в насыщенный свекольно-красный цвет. Для наглядности в качестве мишени взяли азинфос-этил — пестицид, запрещенный во многих странах из-за крайней токсичности для человека.

Любопытно, что ту же технологию ученые опробовали на дрожжах. И там она сработала даже круче: дрожжи смогли реагировать сразу на два разных химических вещества одновременно. С растениями такой фокус пока не проходит — их система сложнее. «Было бы здорово создать одно растение, которое чувствует сотню разных пестицидов, — мечтают авторы, — но пока есть технические ограничения». Впрочем, кто знает, что покажут следующие эксперименты? Ведь всё начинается с одного красного листа.