Но обычно такие сигналы видны только под микроскопом или с помощью сложного лабораторного оборудования, что делает их бесполезными для масштабного применения.

Инженеры MIT придумали способ, при котором бактерии производят молекулы, создающие уникальные цветовые комбинации. Эти сигналы можно разглядеть с расстояния до 90 метров. В будущем такие сенсоры можно будет использовать в сельском хозяйстве и других сферах, а считывать данные — с дронов или спутников.

Это новый способ получать информацию из клетки. Если стоять рядом, вы ничего не увидите невооруженным глазом. Но с расстояния в сотни метров, используя специальные камеры, можно засечь сигнал, — говорит Кристофер Войт, глава департамента биологической инженерии MIT и ведущий автор исследования.

В статье, опубликованной в Nature Biotechnology, ученые показали, как можно модифицировать два типа бактерий, чтобы они производили молекулы, излучающие свет в разных диапазонах — от видимого до инфракрасного. Эти сигналы улавливают гиперспектральные камеры. Пока что молекулы связаны с генетическими схемами, реагирующими на соседние бактерии, но их можно совместить с любым сенсором — например, для обнаружения мышьяка или других загрязнителей.

Прелесть технологии в том, что вы можете подключать любой сенсор. Нет никаких ограничений, — объясняет Йонатан Хемла, постдок MIT и один из авторов работы.

Гиперспектральные камеры, изобретенные еще в 1970-х, анализируют сотни длин волн в каждом пикселе. Их используют, например, для поиска радиации — после аварии в Чернобыле с их помощью находили изменения в хлорофилле растений, вызванные радиоактивными металлами.

Ученые рассчитали спектральные сигнатуры 20 000 природных молекул и выбрали две:

• биливердин  (продукт распада гема) для почвенной бактерии Pseudomonas putida;
• бактериохлорофилл для водной бактерии Rubrivivax gelatinosus.

Эти молекулы легко обнаружить, и для их производства нужно минимум ферментов.

Сейчас сенсоры тестируют в полевых условиях — их помещают в контейнеры и сканируют камерами с дронов.

Пока рекорд — 90 метров, но ученые работают над увеличением расстояния.

В будущем технологию можно будет применять:

• в сельском хозяйстве (анализ почвы);
• для поиска мин;
• в экологическом мониторинге.

Перед внедрением нужно пройти проверку регулирующих органов, включая EPA и USDA.

Это исследование — шаг к дешевым, масштабируемым биосенсорам, которые можно развернуть где угодно: от полей до зон бедствий. Гиперспектральные камеры уже существуют, а бактерии — самовоспроизводящиеся «фабрики» сигналов.

Плюсы:

• Долгий срок работы — бактерии размножаются сами.
• Универсальность — можно детектировать что угодно, от токсинов до патогенов.
• Дистанционный мониторинг — не нужно рисковать людьми в опасных зонах.

Риски:

• Нужен контроль за ГМО-бактериями в открытой среде.
• Возможны мутации, ведущие к ложным сигналам.

Технология может изменить экологию, сельское хозяйство и даже военную разведку.

Ранее ученые разработали лампу, которая работает благодаря светящимся бактериям.