据英国《每日邮报》报道,植物一直是人类的好朋友,不仅提供食物和美化环境,还能通过基因改造技术成为“反恐卫士”。近日,美国科罗拉多州大学生物学教授琼·梅德福(June Medford)领导的研究小组与防御专家合作,成功研制出一种能够检测爆炸物的转基因植物。这种植物通过改变叶子颜色来发出危险警报,准确反映周围环境状况。
当植物DNA中的受体蛋白受到威胁物刺激时,会释放一种名为萜类化合物的化学物质,该物质能增厚叶子的角质层,导致叶子变色。研究人员基于植物的自然防御反应,设计了一款计算机程序,通过操纵该程序“教授”植物的神经末梢进行统一反应。这样,当“侦察”植物识别到污染物和爆炸物的化学物质时,无论这些物质隐藏在水中还是大气中,植物都能以相同方式发出警报信号。经过初步成功后,研究人员进一步优化程序,确保植物细胞壁在检测到大气或土壤中的污染物和爆炸物时,能正确发出警报,叶子变为白色。
梅德福表示,这些植物并非实验室产物,而是来自大自然的天然植物,研究人员只是“教会”它们侦查炸弹和污染物的能力。目前,该研究小组已获得美国防务威胁消除机构790万美元拨款,这种“反恐植物”即将应用于现实生活中的反恐措施。
美国科罗拉多大学研究小组改造植物受体,让植物“学会”探查爆炸物或污染物并发出信号。生物学家琼·梅德福主持这项研究,她说:“植物遇到威胁时不能跑,不能藏,所以演化形成一套复杂系统,能探查环境并作出反应。”植物遇到威胁性刺激物时,所含受体会释放出萜类化合物,让角质层变厚,改变植物颜色。梅德福联想到让植物探查危险品,她率领研究人员成功用计算机程序改造植物受体,让它们把爆炸物或污染物认作威胁性刺激物,并向植物发出变色指令。植物接到指令后叶子颜色会从绿变白。
按照梅德福的说法,植物探查并“报告”周围是否存在危险品的能力堪比警犬,甚至更胜一筹;可以“教会”任何植物探查危险品。研究报告发表在《科学公共图书馆综合卷》(PLOS ONE)上。
美国海军研究局生物科学技术项目主管琳达·克里赛说:“改造植物受体用以探查爆炸物有助于保护我们的军队免受简易爆炸装置(IED)伤害。”国土安全部官员希望借助这项生物技术及早发现恐怖袭击企图。国土安全部爆炸物研究项目经理道格·鲍尔设想:“如果可以到处栽种这些植物,我们就可能尽早察觉制造炸弹的活动……阻止这类活动。”他希望进一步改进技术,让植物变色只能用红外线探测仪才能发现。警方希望让植物“学会”发现毒品。研究人员说,可以在机场或商场等场所栽种经过改造的植物,加强这些地方的安全保卫措施。
这项技术尚存一些缺陷。现阶段从植物发现危险目标到变色需要3个多小时,研究人员希望缩短至几分钟。抗生素和除草剂对这些特殊植物不起作用。鉴于一些人担心这些植物可能自行繁衍或与其他植物杂交,破坏生态平衡,梅德福说,正设法去除植物中的“讨厌”基因并让它们无法繁衍。研究项目得到五角大楼等部门支持。梅德福2003年获国防部高级研究项目局50万美元启动资金,2006年获海军研究局100万美元拨款。美国国防部减少威胁局最近拨款790万美元,用于技术应用。