Междисциплинарная группа ученых из Университета Райса (США) создала генномодифицированные бактерии, позволяющие проводить молекулярный анализ почвы в режиме реального времени. Результаты исследования опубликованы в Environmental Science and Technology.

В экспериментах ученые использовали бактерии кишечной палочки (Escherichia coli) с измененной ДНК, их действие было основано на выработке газов метил-галогенидов. Запрограммированные с помощью синтетической биологии и помещенные в почву, эти микроорганизмы сигнализировали выбросом газов о горизонтальном переносе генов (ГПГ) — обмене генетическим материалом с бактериями, которые не являются их потоками. По показателям газов ученые смогли отслеживать экспрессию генов в образцах почвы в лабораторных условиях.

Предполагается, что технология может быть использована для изучения азотфиксации в почве в сельскохозяйственных целях, содержания антибиотиков в сточных водах от их производства, ГПГ в условиях дефицита полезных минералов. Кроме того, биосенсоры могут быть полезны в рамках исследований парниковых газов.

«Есть и другие сферы применения. Возможность нового применения газов позволяет распространить методику на любые генетически запрограммированные объекты», — сообщил биохимик Джонатан Силберг, добавив, что более специфические задачи потребуют совершенствования технологии.

По его словам, в перспективе газовые биосенсоры могут программироваться для детального анализа состава почвы, который ляжет в основу улучшенного ухода за ней — разработки стратегии полива и удобрений. Они также сохраняют эффективность в условиях недостатка кислорода в отличие от зеленого флуоресцентного белка (ЗФБ), который применяется биохимиками для мониторинга экспрессии генов. В то же время газовые биосенсоры пока ограничены лабораторными условиями: выполнив миссию, они погибают.