如果化學(xué)品泄漏到河流中，在20分鐘內(nèi)未被注意到，其對河流造成的污染或許已經(jīng)無可挽回。現(xiàn)在，一種活生物電子傳感器可以為這一問題提供幫助。美國萊斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊開發(fā)了可編程的細(xì)菌，使其能快速感知污染物并實時發(fā)出電子信號。

　　據(jù)最新一期《自然》雜志，這些細(xì)胞可以通過編程來識別化學(xué)“入侵者”，并在幾分鐘內(nèi)報告污染物的存在。研究人員稱，這種“智能”設(shè)備可用于監(jiān)測河流、農(nóng)場、工業(yè)和廢水處理廠等環(huán)境。這些細(xì)菌是被封裝的，不會被釋放到環(huán)境中，它們能通過環(huán)境收集能源來為自己供電，確保水安全。

　　研究人員用作概念驗證的細(xì)菌是大腸桿菌。他們的第一個目標(biāo)是硫代硫酸鹽，這是一種用于水處理的二氯化試劑，可能導(dǎo)致藻類大量繁殖。

　　大腸桿菌不會自然地附著在電極上，不會形成生物膜。當(dāng)加水時，它們就會脫落，此時電極發(fā)出的噪音多于信號。研究人員將傳感器封裝在棒棒糖形狀的瓊脂糖中，允許污染物進(jìn)入，但將傳感器固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫瑥亩�降低噪音�?/p>

　　有了物理限制，研究人員首先對大腸桿菌進(jìn)行編碼，以表達(dá)一種僅在遇到硫代硫酸鹽時才產(chǎn)生電流的合成途徑。這種有生命的傳感器能夠在每升不到0.25毫摩爾的水平檢測到這種化學(xué)物質(zhì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對魚類有毒的水平。

　　在另一項實驗中，對大腸桿菌被重新編碼，以感知環(huán)境激素。當(dāng)合成的導(dǎo)電納米顆粒與瓊脂糖中的細(xì)胞封裝在一起時，信號大大增強(qiáng)。研究人員報告說，這些封裝的傳感器檢測污染物的速度比以往最先進(jìn)的設(shè)備快了10倍。

　　“我認(rèn)為這是迄今為止建立的最復(fù)雜的實時信號傳遞蛋白質(zhì)途徑。”萊斯大學(xué)研究人員西爾伯格說，這種設(shè)計的復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了信號通路。這條鏈有8個控制電子流的成分，還有其他一些成分構(gòu)成了連接分子的導(dǎo)線。