Hier ist, was Spinat über die Umwelt aussagen kann

Anfang Februar 2021 wurde weithin berichtet, dass Forscher am MIT eine Möglichkeit entwickelt hatten, mit Spinat, der grünen Blattpflanze, E-Mails zu versenden. Die Idee erregte weltweit die Fantasie der Internetnutzer, und viele Twitter-Nutzer schwelgten in Spinat- und E-Mail-basierten Witzen und Memes.

Darüber hinaus ist die Idee interessant, dass wir natürliche Prozesse nutzen können, um mehr über das Klima zu erfahren. Lassen Sie uns untersuchen, ob Spinat Ihnen wirklich E-Mails senden kann.

Was hat die Forschung herausgefunden?

Untersuchungen, die 2016 von Wissenschaftlern des MIT Department of Chemical Engineering in Nature , einer wissenschaftlichen Zeitschrift, veröffentlicht wurden, zeigten, dass es möglich war, lebende Spinatpflanzen zur Übermittlung von Umweltdaten zu verwenden. In diesem Experiment wurde die pflanzliche Nanobionik verwendet, ein Prozess, bei dem ein Paar fluoreszierender Nanosensoren im nahen Infrarot in das Mesophyll der Pflanze eingebettet wurde. Dies ist der kleine Bereich zwischen den Oberflächen des Pflanzenblattes, in dem die Photosynthese stattfindet.

Diese Sensoren sind einwandige Kohlenstoffnanoröhren, auch als SWCNTs bezeichnet. Sie wurden an das Peptid Bombolitin II gebunden und zur Erkennung von Nitroaromaten entwickelt, bei denen es sich um Verbindungen handelt, die üblicherweise in Sprengstoffen und anderen Industrieprodukten vorkommen. Der ursprüngliche Zweck dieser Studie war es zu untersuchen, ob wir Pflanzen nutzen können, um unterirdisch versteckte Sprengstoffe und Waffen zu entdecken.

Andere SWCNTs wurden verwendet, um Referenzsignale zu erzeugen. Pflanzen nehmen Nährstoffe und Wasser aus dem Boden auf und transportieren sie schließlich durch den Stiel in das Blatt. Wenn Nitroaromaten in die Pflanze gelangen, gelangen sie in das Mesophyll, wo die Sensoren sie erkennen können. Sie können dies mithilfe der Nahinfrarot-Fluoreszenzbildgebung (NIR) tun, einem nicht-invasiven Verfahren, das üblicherweise zur Visualisierung von Tiefengewebestrukturen verwendet wird.

Kann Spinat Ihnen wirklich eine E-Mail senden?

Um den Prozess so benutzerfreundlich wie möglich zu gestalten, untersuchten die Forscher, ob sie die Infrarotsignale der Sensoren mit alltäglicher Elektronik wie Smartphones oder einem Raspberry Pi erfassen können. Sie verwendeten im Rahmen des Experiments einen Raspberry Pi mit einem CCD-Kameramodul ohne Infrarotfilter. Das 5MP-Kameramodul war in der Lage, die betriebsinternen SWCNTs effektiv zu überwachen.

Wie in euronews living berichtet , wurde der mit dem Internet verbundene Raspberry Pi so programmiert, dass er den Forschern regelmäßig Fluoreszenzbilder per E-Mail sendet. Durch Testen der Machbarkeit eines kostengünstigen Monitorsystems konnten sie zeigen, dass ein Raspberry Pi-basiertes Setup eine weitere automatisierte Echtzeitüberwachung der Umgebung ermöglichen kann. Dies wird noch attraktiver, da die SWCNTs in der Anlage eher durch natürliche Transpiration als durch eine dedizierte Stromquelle angetrieben werden.

Trotz positiver Ergebnisse stellten die Forscher fest, dass der Einsatz von Nanobionik anstelle von Gentechnik eine Herausforderung für die Skalierbarkeit darstellt. Die Sensoren müssen manuell in eine lebende Anlage eingebettet werden. ein zeitaufwändiger Prozess. Wenn eine ähnliche Methode Gentechnik verwendet, könnte die Pflanze vor dem Anbau in großen Mengen modifiziert werden.

Aus heutiger Sicht ist dies ein nützlicher Mechanismus, der untersucht werden muss, obwohl umfangreiche Anwendungen derzeit nicht wahrscheinlich sind. Ein Vorteil der im Experiment verwendeten Methode besteht darin, dass keine manuelle Datenerfassung erforderlich ist. Stattdessen können Informationen drahtlos an kleine Computer wie den Raspberry Pi übertragen werden.

Es mag noch weit entfernt sein, aber die Autoren des Papiers stellen sich vor, dass es eines Tages möglich sein könnte, Wildpflanzen zu verwenden, um Umweltdaten in weiten Gebieten wie Städten, Hochsicherheitsstandorten und sogar in Ihrer Nähe zu sammeln.

Eine pflanzliche Zukunft

Obwohl Sie noch keine E-Mails von lebenden Spinatpflanzen erhalten können, ist dies immer noch eine aufregende Entwicklung. In Fortsetzung des Mooreschen Gesetzes werden Computergeräte schnell billiger und kleiner und können in einem breiteren Spektrum von Umständen eingesetzt werden. Wie die in der Studie verwendeten repräsentieren kleine Sensoren eine allgemeinere Bewegung in Richtung eines intelligenteren Planeten.

Dies kombiniert die Konnektivität, die 5G-Netzwerke bieten, mit Geräten des Internet der Dinge (Geräte und Sensoren, die mit dem Internet verbunden sind), um die Welt um uns herum zu überwachen. Wenn Forscher weiterhin mit solchen Feedbacksystemen experimentieren, können wir unsere Auswirkungen auf die Umwelt und unseren Beitrag zum Klimawandel besser verstehen.