Учёные превратили бактерии в гиперспектральные датчики для оценки здоровья растений из космоса

Сегодня оценка химического и питательного состава почв, а также состояния здоровья растений проводится в лабораториях с использованием дорогостоящих реагентов. Учёные из США нашли способ дистанционно анализировать такие параметры с помощью одного лишь контроля бактерий. Эти бактерии вырабатывают молекулы, легко различимые гиперспектральными камерами на большом расстоянии и даже с орбиты, что способно кардинально изменить подход к сельскому хозяйству.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Генетики давно используют флуоресцентные белки для модификации бактерий. С помощью таких белков бактерии сигнализируют о тех или иных процессах своей жизнедеятельности — это удобно и наглядно. Можно без проведения сложных анализов узнать об уровне ферментов или о состоянии бактериальных колоний. Аналогичным образом бактерии можно обучить распознавать широкий спектр питательных или токсичных веществ, но при этом они должны подавать не обычный световой сигнал, а особый — видимый только гиперспектральными камерами.

Гиперспектральные камеры позволяют спутникам получать всестороннюю информацию о почвах, насаждениях и множестве других объектов. Такая технология активно используется с 1970-х годов для дистанционного зондирования Земли. Аналогичным образом спутники или дроны могут считывать гиперспектральные маркеры бактерий, созданных, например, для выявления содержания азота в почве, минеральных веществ в растениях или мышьяка в воде.

Учёные из Массачусетского технологического института определили две перспективные для таких задач бактерии и внедрили в их геном комплекс репортёрных генов (reporter genes), который вырабатывает молекулы с чётко выраженным гиперспектральным эффектом в ответ на присутствие специфических соединений в окружающей среде. Тестирование показало, что дроны с гиперспектральными камерами способны улавливать такие маркеры с высоты до 90 метров.

Как поясняют исследователи, нет никаких препятствий для того, чтобы заставить бактерии реагировать практически на любые вещества. В перспективе такие бактерии могут использоваться даже для картирования минных полей. Учитывая, что исследование финансировалось Министерством обороны США, Управлением научных исследований армии США и Министерством обороны Израиля, этот вариант может быть реализован одним из первых.