Ihr zukünftiges Zuhause verfügt über alle modernen Annehmlichkeiten. Hubschrauberlandeplatz für Ihr fliegendes Auto, Roboterkoch, Touchscreen-Wände. Und dann sind da noch die Zimmerpflanzen. Sie können wie gewöhnliche Spinnenpflanzen und Friedenslilien aussehen. Aber eines Tages beginnen die Pflanzen aus dem Nichts ein unheimliches Purpur zu leuchten.
Oh oh. Sie müssen ein Schimmelproblem haben. Die Pflanzen sind Biosensoren, die die Gesundheit Ihres Hauses überwachen: Sie können Ihnen sagen, wenn der Radon- oder Kohlenmonoxidgehalt zu hoch ist, wenn schädlicher Schimmel unter der Badezimmertapete lauert und ob jemand im Haus Grippeviruspartikel ausatmet. unter anderen Gefahren.
So futuristisch es auch klingen mag, diese Zimmerpflanzen-Biosensoren sind möglicherweise schon lange vor dem Fliegen von Autos Realität. Ein neuer wissenschaftlicher Artikel der Forscher der University of Tennessee beschreibt konzeptionell die Möglichkeiten, gentechnisch veränderte Pflanzen zur Überwachung unserer häuslichen Umgebung einzusetzen.
"Die Idee ist es, Zimmerpflanzen zu entwickeln, Ihre kleinen grünen Freunde, um Ihnen auf ungefährliche Weise zu erzählen, was in Ihrem Haus vor sich geht", sagt Neal Stewart, Professor für Pflanzenwissenschaften, der die Forschung leitete.
Der Artikel untersucht die Machbarkeit der Konstruktion verschiedener Arten von Zimmerpflanzen, um Signale zu geben, wenn sie bestimmte Umweltverschmutzungen wahrnehmen. Es wird auch untersucht, wie diese Pflanzen am besten in Wohnideen integriert werden können.
Die besten Pflanzentypen wären Pflanzen mit großen, bunten Blättern und hellen Blüten, die Farbveränderungen leichter erkennen lassen, sagt Stewart. Pflanzen können ihre Farbe ändern oder fluoreszieren, wenn sie Gefahren ausgesetzt sind. Wissenschaftler wissen seit langem, wie man Pflanzen fluoreszieren lässt, indem man Gene aus fluoreszierenden Quallen in die Pflanzenzellen einfügt. Der Trick dabei wäre, diese Fluoreszenz nur in Gegenwart bestimmter Reize wie Radon einzuschalten.
Um maximale visuelle Informationen zu erhalten, benötigen Sie hier und da mehr Pflanzen als nur den einen oder anderen Topf. Die Forscher stellten sich eine ganze „intelligente Pflanzenwand“ vor, die sowohl optisch ansprechend als auch dicht genug ist, um Farbveränderungen oder Fluoreszenz zu zeigen. Die Pflanzen sollten am besten in der Nähe der Rückluftöffnungen der Heizung, Lüftung und Klimaanlage des Hauses aufgestellt werden, da dort Gase wie die flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), die von Schimmelpilzen abgegeben werden, am stärksten konzentriert sind.
Entwicklungen in der synthetischen Biologie könnten es Zimmerpflanzen ermöglichen, als Phytosensoren zu wirken. (C. Bickel / Wissenschaft) Die Idee, Pflanzen als Biosensoren zu verwenden - AKA-Phytosensoren - ist nicht neu. DARPA-finanzierte Untersuchungen haben gezeigt, dass Pflanzen so konstruiert werden können, dass sie TNT nachweisen. Einige Pflanzenbiologen hofften, dass dies letztendlich zu pflanzlichen Flughafensicherheitssystemen führen könnte, in denen Passagiere durch einen Garten wandern könnten, dessen Pflanzen die Behörden auf das Vorhandensein von aufmerksam machen würden Drogen oder Sprengstoff. Andere Untersuchungen, darunter auch die von Stewart, haben gezeigt, dass Pflanzen so konstruiert werden können, dass sie ihre eigenen Krankheiten erkennen, und dass die Landwirte wissen, ob im Gewächshaus eine Gefahr besteht.
"So wie wir uns eine Reihe von vor Ort eingesetzten Pathogen-Phytosensoren vorstellen können, die frühzeitig vor Pflanzenkrankheiten warnen, können wir uns auch Heim-Sentinel-Phytosensoren vorstellen, die sichtbar vor Schimmel oder anderen Gefahren warnen, bevor sie unsere Gesundheit beeinträchtigen können", heißt es in dem Artikel in Science .
K. Peter Pauls, Professor für Pflanzenbau an der University of Guelph in Ontario, sagt, eine Biosensorwand für Zimmerpflanzen sei "nicht aus dem Bereich der Möglichkeiten heraus". Um dorthin zu gelangen, müssten die Forscher eine Kaskade von Ereignissen einrichten die Pflanze so, dass sie empfindlich auf alles reagiert, was sie erkennen möchte (Radon, Schimmel usw.) und dies an ein visuelles Reportersystem wie Farbwechsel oder Fluoreszenz bindet.
"Ich kann mir nicht vorstellen, dass es zu aufwändig wäre, diesen Responder (Farbänderung oder Fluoreszenz) mit einem Sensorsystem zu koppeln", sagt Pauls.
Für Stewart und sein Team besteht der nächste Schritt darin, einige Pflanzen so zu konstruieren, dass sie auf bestimmte Reize reagieren und mit der Durchführung von Experimenten beginnen. Sie stellen sich nicht vor, dass bald Phytosensorwände in Ihre Nähe kommen, sehen das Projekt jedoch als langfristigen Prozess an, an dem Bürgerwissenschaftler beteiligt sind, die bei der Forschung helfen, indem sie zu Hause Experimente mit technischen Pflanzen durchführen.
Die Arbeit war eine Zusammenarbeit zwischen Stewart und seiner Frau Susan Stewart und der UT-Innenarchitektin Rana Abudayyeh. Susan Stewart studiert Innenarchitektur an der Universität.
"Sie erzählte mir von ihren Kursen und sie machten diese netten konzeptuellen Projekte, die sich mit Pflanzen und Biolumineszenz beschäftigten", sagt Neal Stewart. "Ich dachte, das ist ziemlich weit weg - wir sollten zusammenarbeiten."
