Controllare la salute del suolo con l’aiuto dei batteri locali
La verifica della salute del suolo potrebbe presto diventare semplice come chiedere ai batteri locali. Droni o satelliti potrebbero rilevare le loro risposte, espresse come bagliori di colori diversi in risposta a stimoli come nutrienti o contaminanti. I batteri, già ampiamente utilizzati come sensori, possono essere facilmente modificati per produrre molecole quando si verificano determinate condizioni. Tuttavia, controllare le loro risposte di solito richiede un microscopio e tempo.
Un sistema di sensori innovativo
Un team di ricercatori del MIT ha progettato un sistema di sensori in cui i batteri emettono bagliori in determinate lunghezze d’onda della luce quando rilevano un obiettivo. Questo sistema potrebbe presto consentire di scattare foto con un drone e attendere solo 30 secondi per ottenere i risultati. Il sistema sembra abbastanza versatile da rilevare praticamente qualsiasi molecola, chimica o batterio, buono o cattivo. Aggiungendo due diversi batteri, i campi potrebbero, in effetti, brillare di rosso quando i contaminanti prendono piede e di verde quando i nutrienti sono alti.
La tecnologia dietro il rilevamento
Il team ha utilizzato speciali telecamere montate su droni o edifici per scansionare campioni di suolo pattugliati da batteri geneticamente modificati. I campioni contenenti l’obiettivo erano chiaramente visibili, emettendo un segnale fino a 12 volte più forte rispetto ai campioni di controllo, da una distanza fino a 90 metri. Il bagliore non sarebbe visibile a occhio nudo, ma funziona utilizzando telecamere iperspettrali. Questi dispositivi possono rilevare centinaia di lunghezze d’onda della luce visibile e infrarossa e analizzare quanto di ciascuna è presente in ogni pixel di un’immagine. Ciò significa che possono captare piccoli cambiamenti di colore che sarebbero impercettibili ad altri strumenti, per non parlare dell’occhio umano.
La scelta dei batteri e dei pigmenti
Il team ha ingegnerizzato batteri per produrre molecole “reporter” che possono essere rilevate da queste telecamere iperspettrali. Hanno iniziato eseguendo simulazioni meccaniche quantistiche di 20.170 metaboliti, per trovare i candidati più adatti. Alla fine, si sono concentrati su due candidati promettenti: un pigmento chiamato biliverdina, che può dare ai lividi una sfumatura verde, e una batterioclorofilla, che i microbi usano per la fotosintesi. Gli enzimi per creare biliverdina sono stati ingegnerizzati in un batterio del suolo chiamato Pseudomonas putida, mentre un microbo acquatico chiamato Rubrivivax gelatinosus ha acquisito la capacità di produrre batterioclorofilla.
Un sistema flessibile e adattabile
Questi output sono stati collegati a circuiti sensori nei genomi batterici, in questo caso, per rilevare altri batteri nelle vicinanze. Ma in sostanza, il trigger può essere quasi qualsiasi cosa, inclusi i prodotti chimici nel suolo contaminato. “La cosa interessante di questa tecnologia è che puoi collegare e utilizzare qualsiasi sensore desideri”, afferma Yonatan Chemla, esperto di microbiologia ambientale.
Fonte: Science Alert
Ricevi le ultime attualità sul mondo tech!
