Исследователи придумали систему шифрования сообщений при помощи светящихся бактерий (кое-что о ней мы уже писали). Разработка чем-то напоминает невидимые чернила, которые проявляются под воздействием определённого вещества.

Несколько лет назад исследовательское агентство Пентагона DARPA предложило учёным создать методы, которые позволяли бы кодировать секретные сообщения без использования электроники.

Рис. 1. Массив бактерий вместо массива лампочек, и не нужно никакого электричества, только химические реагенты (фото Manuel A. Palacios/Tufts University).

В ходе работы Мануэль Паласиос (Manuel Palacios) из университета Тафтса и Джордж Уайтсайдс (George Whitesides) из Гарварда попробовали спрятать сообщение в массиве, состоящем из семи штаммов бактерий Escherichia coli. Технику в шутку назвали SPAM (Steganography by Printed Arrays of Microbes), что можно перевести как стеганография при помощи печатных массивов микробов.

Удобство её в том, что невидимое глазу сообщение можно нанести на обычную открытку и отправить её по почте. Получателю необходимо будет иметь под рукой небольшой набор для дешифровки и, конечно же, знать сам шифр.

Учёные создали семь штаммов бактерий, каждый из которых производит свой белок, флуоресцирующий при определённом свете.

Колонии бактерий наносятся на подложку в виде рядов точек. Каждая пара точек (цветов) является кодом для буквы, цифры или символа. Семь цветов дают 49 комбинаций, авторы работы использовали их для кодирования 26 букв и 23 буквеннно-цифровых символов (таких как @ или $).

Например, две жёлтых точки обозначают букву t, а комбинация оранжевой и зелёной — d. Получатель, зная коды дешифровки, легко прочтёт посланное сообщение – свечение заметно невооружённым глазом.

Рис. 2. Схема создания и чтения сообщения (иллюстрация Manuel A. Palacios/Tufts University).

Чтобы создать сообщение, биологи наносят штаммы E. coli на подложку с агаром, средой, питательной для бактерий. Затем поверх подложки кладут лист из нитроцеллюлозы – колонии отпечатываются на нём.

Чтобы проявить сообщение, получатель должен будет поместить нитроцеллюлозный листок в чашку с агаровой средой, содержащий вещество, запускающее работу нужных генов и свечение штаммов.

Выбирая определённый штамм бактерий, можно заставить сообщение проявиться с некоторой задержкой, или же наоборот, дать ему самоуничтожиться спустя некоторое время.

Паласиос и его коллеги также придумали способ скрыть сообщение от недоброжелателей. Для того чтобы прочитать его, а не сумятицу «букв», они создали ключи в виде антибиотиков, устойчивость к которым вырабатывают некоторые штаммы E. coli.

Идея такова: в некоторые бактерии внедрили гены, отвечающие за резистивность к определённому антибиотику. Если сообщение попало в руки к какому-то недоброжелателю, то он, не зная нужного соединения, получит от смеси бактерий радугу цветов. Если же получатель использует правильный антибиотик, он убивает все микроорганизмы, кроме тех, что кодируют сообщение (так как они устойчивы к действию лекарства). В результате при проявке он получит нужный код.

Рис. 3. Чтобы доказать действенность метода, учёные записали при помощи SPAM и ампицилина следующее: «Это биозакодированное сообщение от лаборатории университета Тафтса 2011». Если применять канамицин, то на выходе будет: «Вы использовали неправильный шифр и получили белиберду» (иллюстрация Manuel A. Palacios/Tufts University).

Многие исследователи полагают, что данный метод хоть и любопытен, но никогда не выйдет из стен лаборатории. Не так уж много антибиотиков, отмечают скептики. Подобрать отмычку можно будет простым перебором.

Паласиос на это отвечает, что можно создать два варианта сообщения. Одно под воздействием, скажем, канамицина будет гласить: «Высадка войск произойдёт в Нормандии», а второе, расшифрованное ампицилином, – «Высадка войск произойдёт в Па-де-Кале». Поди разберись, не зная нужного вещества.

Сейчас британские и американские исследователи пробуют подобным образом зашифровать сообщения при помощи дрожжей и спороносных бактерий, а в дальнейшем покушаются и на растения. «Было бы здорово спрятать информацию в форме листьев или рисунке корневой системы. Чем больше черт, тем больший объём данных можно зашифровать», — говорит Паласиос.

Подробности исследований представлены в статье:

Manuel A. Palacios, Elena Benito-Peña, Mael Manesse, Aaron D. Mazzeo, Christopher N. LaFratta, George M. Whitesides and David R. Walt InfoBiology by printed arrays of microorganism colonies for timed and on-demand release of messages. – PNAS. – print September 26, 2011. – doi: 10.1073/pnas.1109554108.