Майкл Страно полагает, что современное использование растений слишком ограничено. Конечно, мы обрабатываем их, для того чтобы они приносили большие урожаи, цвели ещё более красивыми цветами и быстрее росли. Но профессор Страно из Массачусетского технологического института в Кембридже, штат Массачусетс, планирует наделить растения совершенно новыми функциями, такими как датчики, антенны и крошечные электростанции.
На протяжении тысячелетий мы использовали растения для получения древесины, продуктов и в качестве топлива – весьма несложные технологические функции, – рассказывает профессор химического машиностроения Страно. – Пришло время задаться вопросом, не смогут ли они стать основой для более сложных технологий.
Вместе со своими коллегами, в том числе ботаником Хуаном Пабло Хиральдо, профессор Страно модифицировал функцию небольшого цветущего растения, арабидопсиса, чтобы превратить его в живой датчик загрязняющего воздух оксида азота. Учёные говорят, что они представляют обширные поля сельскохозяйственных культур, утыканные случайными растениями-датчиками, которые могли бы светиться при воздействии оксида азота так, чтобы это можно было фиксировать с помощью фотокамеры и получать информацию о качестве воздуха.
В статье, опубликованной недавно в журнале «Nature Materials», исследователи также продемонстрировали, что они могут повысить фотосинтез – первый шаг к тому, чтобы получать из растений больше биотоплива. Растения обладают невероятной способностью производить энергию всего лишь из солнечного света и воздуха – так почему бы не развить эту возможность создавать энергию в новых материалах, которые смогут сами себя восстанавливать, как растения.
Это может показаться надуманным, но Джеймс Коллинз, инженер биомедицинского оборудования в Бостонском университете, признался, что был впечатлен этими идеями команды учёных и тем, сколького они уже достигли.
До этого никто ещё не связывал биологию растений с синтетической биологией, которая занимается разработкой и производством биологических устройств для всевозможных полезных целей, – признаётся Коллинз, являющийся одним из основателей этой области. – Мне кажется это очень увлекательно. Ведь подобный подход открывает более быстрые способы совместного изменения организмов.
Профессор Страно и его команда вставляют невероятно крошечные частицы непосредственно в хлоропласты – участки клетки, где происходит фотосинтез – для того, чтобы снизить концентрацию вредных кислородных радикалов. Это позволило модифицированным хлоропластам работать и производить энергию.
Те же крошечные частицы, доставляемые через листья, как оказалось, позволяют хлоропластам захватывать зеленый свет, который обычно милые зеленые растения не поглощают. Это позволило модифицированным растениям захватывать на 30% больше световой энергии, по сравнению с обычными растениями.
В другом эксперименте команда исследователей для того, чтобы превратить растение в датчик загрязнения, использовала наночастицы, которые способны обнаруживать окись азота.
Нам еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем эта область науки, которую сам профессор Страно называет нанобионикой растений, будет готова для реального мира. Но это всё отнюдь не фантастика.
В ещё одной лаборатории Массачусетского технологического института инженер-биолог Тимоти Лу и его коллеги работают над созданием таких растительных материалов, как электрические выключатели, солнечные материалы и живые клеи.
В статье, опубликованной в воскресном выпуске журнала «Nature Materials», рассказывается о том, как Лу и его команда работают с генами штамма безвредных бактерий, превращая микробов в электрический выключатель.
Конечно же, вряд ли в ближайшее время стоит искать что-то подобное в соседнем магазине, но Лу говорит, что первые продукты, созданные при помощи подобных бактериальных заводов, станут доступны в ближайшие несколько лет.
