В Израиле учатся искать мины с помощью бактерий, лазеров и дронов
Даже если когда-нибудь вооружённые конфликты на Земле прекратятся, эхо прошлых войн будет слышно. По оценкам ООН, сейчас в районах, где в последние полтора века велись бои, лежит около 100 миллионов мин; каждый год от них гибнет и получает увечья 20 тысяч человек. В разработку нового оружия вкладываются миллиарды долларов, а вот технологии поиска и обезвреживания старых боеприпасов остаются приблизительно на том же уровне, что и 70 лет назад: сапёры прочёсывают поля с металлоискателями, наощупь ища неразорвавшиеся мины. Эта служба и опасна, и трудна, и дорога, но разработка биологов и инженеров из Еврейского университета в Иерусалиме может изменить ситуацию.
Идея «подсветить» закопанные в землю мины флюоресцирующими бактериями впервые была озвучена в 1999 году американскими военными разработчиками, но дальнейшего развития не получила. В 2009 году к идее вернулись британские учёные. Англичане получили бактерии, выделяющие белок, который в присутствии молекул тринитротолуола (основного компонента боезаряда современных мин) и некоторых продуктов его распада начинали слабо светиться. Однако технологию регистрации светящихся участков земли британские исследователи не предложили.
Израильтяне пошли дальше: кроме генномодифицированных бактерий, светом реагирующих на ТНТ, они предложили лазерную систему, позволяющую на расстоянии регистрировать и картировать участки флюоресцирующей земли.
Чтобы заставить бактерии «сигналить» о присутствии взрывчатки, учёные ввели в их плазмиды (короткие нити ДНК, существующие отдельно от хромосом) последовательность нуклеотидов (промотор) yqjF. В присутствии ТНТ и еще неизвестного продукта его разложения промотор yqjF активируется, и РНК-полимераза запускает транскрипцию связанного с ним гена gfpmut2, который кодирует светящийся зеленоватым светом белок.
Испытания проводились на участке земли 3,8 х 1,1 м, где было закопано 12 мин в пластиковых упаковках, в том числе одна контрольная «пустышка». Генномодифицированные бактерии заключили в полимерные шарики 3 мм в диаметре и рассыпали толстым слоем. Через несколько дней лазерная установка просканировала участок и обнаружила районы свечения. Сканирование заняло всего 15 минут. На карте, сгенерированной установкой, экспериментаторам удалось обнаружить 9 настоящих мин; на пустышку бактерии, как и предполагалось, не среагировали, а еще три мины были закопаны не в песок, как другие, а в гумус, и пролежали в ней всего пять дней; какой из факторов сыграл роль, пока неясно.
Сейчас перед исследователями стоит три задачи. Во-первых, нужно понять, в чём причина промаха с тремя минами, закопанными в землю, а не в песок, и научить бактерии светиться от ТНТ в любой почве. Во-вторых, нужно доработать лазерную установку и сделать её легче, чтобы её можно было установить на беспилотный летательный аппарат. И, в-третьих, нужно понять, что делать с бусинами полимера с бактериями после того, как все мины найдены и обезврежены.
Если учёным удастся найти все ответы, то по минным полям больше не будут ходить бесстрашные люди с металлоискателями: над землёй, затаившей смертельные ловушки, будут летать дроны, и, эхо войны отзвучит и затихнет где-то на безопасном расстоянии.
Отчёт об эксперименте опубликован в журнале Nature Biotechnology.