污染物触发可编程细菌发出实时信号

如果化学物质泄漏到河流中，在20分钟内没有被发现，对河流造成的污染可能是不可挽回的。现在，一个活体生物电子传感器可以帮助解决这个问题。美国莱斯大学领导的一个团队开发了可编程细菌，可以快速感知污染物，并实时发出电子信号。

根据最新一期《自然》杂志，这些细胞可以通过编程识别化学“入侵者”，并在几分钟内报告污染物的存在。据研究人员介绍，这种“智能”设备可用于监测河流、农场、工业和废水处理厂等环境。这些细菌被封装起来，不会释放到环境中。他们可以通过环境收集能量为自己提供动力，并确保水安全。

研究人员用作概念证明的细菌是大肠杆菌。他们的第一个目标是硫代硫酸盐，这是一种用于水处理的二氯化物试剂，可能导致藻类的繁殖。

大肠杆菌不会自然附着在电极上，不会形成生物膜。加水后，它们会脱落。此时，电极产生的噪音比信号多。研究人员将传感器封装在棒棒糖形状的琼脂糖中，允许污染物进入，但将传感器固定在适当的位置以降低噪音。

由于物理限制，研究人员首先编码大肠杆菌表达一种合成途径，只有当它遇到硫代硫酸盐时才会产生电流。这种活体传感器可以检测到每升不到0.25毫摩尔的这种化学物质，远远低于对鱼类有毒的水平。

在另一项实验中，大肠杆菌被重新编码以感知环境激素。当合成的导电纳米粒子与细胞一起封装在琼脂糖中时，信号会大大增强。研究人员报告说，这些封装的传感器检测污染物的速度比过去最先进的设备快10倍。

“我认为这是迄今为止建立的最复杂的实时信号传输蛋白质路线。”莱斯大学研究人员西尔伯格表示，这种设计的复杂性远远超出了信号路径。这条链有八个控制电子流动的组件，其他一些组件形成连接分子的电线。