MADRID 11 abr. (EUROPA PRESS) -
Foi demonstrado que bactérias projetadas cujas células são capazes de gerar combinações de cores exclusivas emitem sinais a até 90 metros de distância.
Cientistas do MIT afirmam que essa descoberta pode levar ao desenvolvimento de sensores bacterianos para aplicações agrícolas e outras, que poderiam ser monitorados por drones ou satélites.
"É uma nova maneira de extrair informações da célula. Se você estiver ao lado dela, não conseguirá ver nada a olho nu, mas a centenas de metros de distância, usando câmeras dedicadas, poderá obter as informações quando ela for ativada", disse Christopher Voigt, chefe do Departamento de Engenharia Biológica do MIT e principal autor do novo estudo, em um comunicado.
Em um artigo publicado na Nature Biotechnology, os pesquisadores mostraram que poderiam projetar dois tipos diferentes de bactérias para produzir moléculas que emitem comprimentos de onda distintos de luz nos espectros visível e infravermelho, que podem ser visualizados com câmeras hiperespectrais. Essas moléculas indicadoras foram ligadas a circuitos genéticos que detectam bactérias próximas, mas essa abordagem também poderia ser combinada com quaisquer sensores existentes, como os de arsênico ou outros poluentes, de acordo com os pesquisadores.
"O bom dessa tecnologia é que você pode usar qualquer sensor que quiser", diz Yonatan Chemla, pesquisador de pós-doutorado do MIT e um dos principais autores do artigo. "Não há razão para que qualquer sensor seja incompatível com essa tecnologia.
Para o sensoriamento de longa distância, a equipe do MIT teve a ideia de projetar células para produzir moléculas indicadoras hiperespectrais, que podem ser detectadas por câmeras hiperespectrais. Essas câmeras, inventadas na década de 1970, podem determinar a quantidade de cada comprimento de onda de cor presente em um pixel. Em vez de ser exibido simplesmente como vermelho ou verde, cada pixel contém informações sobre centenas de diferentes comprimentos de onda de luz.
CÂMERAS USADAS EM CHERNOBYL
Atualmente, as câmeras hiperespectrais são usadas para aplicações como a detecção da presença de radiação. Nas áreas próximas a Chernobyl, essas câmeras foram usadas para medir pequenas alterações de cor que os metais radioativos produzem na clorofila das células vegetais. Elas também são usadas para procurar sinais de desnutrição ou invasão de patógenos nas plantas.
Esse trabalho inspirou a equipe do MIT a explorar a possibilidade de projetar células bacterianas para produzir indicadores hiperespectrais por meio da detecção de uma molécula alvo. Para que um repórter hiperespectral seja mais útil, ele deve ter uma assinatura espectral com picos em vários comprimentos de onda de luz, o que facilita a detecção.
Os pesquisadores realizaram cálculos quânticos para prever as assinaturas hiperespectrais de cerca de 20.000 moléculas celulares de ocorrência natural, o que lhes permitiu identificar aquelas com os padrões de emissão de luz mais exclusivos. Outro recurso importante é a quantidade de enzima que precisaria ser introduzida em uma célula para que ela produzisse o repórter, uma característica que varia de acordo com o tipo de célula.
Nesse estudo, os pesquisadores identificaram duas moléculas diferentes que eram mais adequadas a dois tipos de bactérias. Para uma bactéria do solo chamada Pseudomonas putida, eles usaram um repórter chamado biliverdina, um pigmento resultante da quebra do heme. Para uma bactéria aquática chamada Rubrivivivax gelatinosus, eles usaram um tipo de bacterioclorofila. Para cada bactéria, os pesquisadores projetaram as enzimas necessárias para produzir o repórter na célula hospedeira e, em seguida, ligaram-nas a circuitos de sensores geneticamente modificados.
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