Verificarea sănătății solului cu bacterii „luminoase”: o revoluție agricolă bazată pe biotehnologie
O echipă de cercetători de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) a creat un sistem inovator care ar putea schimba radical modul în care evaluăm sănătatea solului. Prin utilizarea bacteriilor modificate genetic, capabile să emită semnale vizibile doar prin camere speciale, monitorizarea solului ar putea deveni la fel de ușoară ca un „selfie” realizat cu o dronă echipată cu tehnologie hiperspectrală.
Această inovație promite să ofere o metodă rapidă, nedistructivă și economică pentru a supraveghea nutrienții, contaminanții și alți indicatori esențiali ai calității solului, având implicații considerabile în agricultură, bioremediere și monitorizarea mediului.
Ce implică tehnologia „solului luminos”?
Fundamentul acestui sistem este reprezentat de bacterii modificate genetic, configurate special pentru a acționa ca biosenzori. Aceste bacterii pot identifica substanțe chimice – cum ar fi metalele grele, toxinele sau nutrienții – și, în prezența acestora, generează pigmenți colorați invizibili pentru ochiul uman, dar ușor detectabili de camerele hiperspectrale.
Camerele hiperspectrale funcționează diferit față de cele standard. Ele „percep” sute de lungimi de undă din spectrul vizibil și infraroșu apropiat, analizând cu precizie culorile pentru a distinge tipuri diverse de materiale sau substanțe. Aceste instrumente sunt deja utilizate în sateliți și avioane pentru studii ale vegetației, apei sau mineralelor.
Cum se aplică în practică?
Bacteriile pot fi aplicate pe sol sau incorporate în plantele agricole, iar atunci când detectează o moleculă țintă – cum ar fi nitrații, metalele grele sau semnalele biologice de degradare – încep să producă pigmenți specifici.
Doi dintre pigmenții selectați de cercetători sunt:
– Biliverdina – un pigment verde care apare natural în organismul uman, responsabil pentru nuanța specifică a vânătăilor în timpul procesului de vindecare.
– Bacterioclorofila – un pigment asociat cu fotosinteza bacteriilor fotosintetice, în special în condiții anaerobe.
Pentru a genera acești pigmenți, echipa MIT a utilizat tehnologii avansate de inginerie genetică. De exemplu, bacteriile Pseudomonas putida și Rubrivivax gelatinosus au fost modificate astfel încât să „strălucească” la prezența unor compuși chimici specifici.
Scanarea se realizează cu drone în doar câteva secunde
Această inovație elimină necesitatea de a lua probe de sol manual, a le transporta la laborator și a aștepta zile întregi pentru rezultate.
Cercetătorii au demonstrat eficiența sistemului atât în teste de laborator, cât și în teren, arătând că semnalele emise de bacterii pot fi detectate cu precizie de la o distanță de până la 90 de metri, folosind camere hiperspectrale montate pe clădiri sau drone.
Un zbor scurt al unei drone este suficient pentru a scana o zonă de sute sau chiar mii de metri pătrați în mai puțin de 30 de secunde. Semnalele optice generate de bacterii indică în harta spectrală zonele cu probleme sau cu concentrații mari/deficitare de anumiți compuși chimici.
Aplicații diverse: de la agricultură la siguranță națională
Această tehnologie poate fi adaptată pentru a detecta o gamă variată de substanțe:
– Nutrienți esențiali pentru agricultură (azot, fosfor, potasiu);
– Contaminanți industriali (plumb, mercur, hidrocarburi);
– Semnături biologice ale altor organisme (patogeni din sol);
– Substanțe radioactive sau explozibili (în scopuri militare sau de securitate).
Fiind autonome, ușor de fabricat și distribuit, bacteriile transformate în biosenzori
