Uw toekomstige woning beschikt over alle moderne voorzieningen. Heliport voor uw vliegende auto, robotchef-kok, aanraakschermwanden. En dan zijn er de kamerplanten. Ze kunnen eruit zien als gewone spinplanten en vredeslelies. Maar op een dag, vanuit het niets, beginnen de planten een griezelige paars te gloeien.
Oh Oh. Je moet een schimmelprobleem hebben. De planten, zie je, zijn biosensoren die de gezondheid van je huis bewaken: ze kunnen je vertellen wanneer radon- of koolmonoxideniveaus te hoog zijn, als er schadelijke schimmel op de loer ligt onder het badkamerbehang, of iemand in huis griepvirusdeeltjes uitademt, onder andere gevaren.
Hoe futuristisch het ook klinkt, deze kamerplant-biosensoren kunnen een realiteit zijn lang voordat ze auto's vliegen. Een nieuw artikel in Science van onderzoekers van de University of Tennessee beschrijft de conceptuele mogelijkheden van het gebruik van genetisch gemanipuleerde planten om onze thuisomgevingen te monitoren.
"Het idee is om kamerplanten, je kleine groene vrienden, te engineeren om je op een niet-bedreigende manier te vertellen wat er in je huis gebeurt", zegt Neal Stewart, een professor in de plantenwetenschappen die het onderzoek leidde.
Het artikel onderzoekt de haalbaarheid van het ontwerpen van verschillende soorten kamerplanten om signalen te geven wanneer ze bepaalde milieuverontreinigende stoffen detecteren. Er wordt ook gekeken hoe deze planten het beste kunnen worden opgenomen in huisontwerpen.
De beste soorten planten om te gebruiken zijn die met grote, bonte bladeren en lichtgekleurde bloemen, waardoor kleurveranderingen gemakkelijker te detecteren zijn, zegt Stewart. Planten kunnen van kleur veranderen of fluoresceren wanneer ze worden blootgesteld aan gevaren. Wetenschappers weten al lang hoe ze planten kunnen laten fluoresceren door genen van fluorescerende kwallen in de cellen van de plant te steken; de truc hier zou zijn om deze fluorescentie alleen in te schakelen in de aanwezigheid van bepaalde stimuli zoals radon.
Om maximale visuele informatie te krijgen, heb je meer planten nodig dan af en toe een pot hier en daar. De onderzoekers stelden zich een hele 'slimme plantenwand' voor die zowel visueel aantrekkelijk zou zijn als een voldoende hoge bladdichtheid zou hebben om te pronken met kleurveranderingen of fluorescentie. De planten kunnen het best worden geplaatst in de buurt van de retouropeningen van het verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsysteem van het huis, omdat gassen zoals de vluchtige organische stoffen (VOS) die door schimmels worden uitgestoten het meest geconcentreerd zijn.
Door ontwikkelingen in de synthetische biologie kunnen kamerplanten als fytosensoren fungeren. (C. Bickel / Wetenschap) Het idee om planten als biosensoren te gebruiken - AKA "fytosensoren" - is niet nieuw. Door DARPA gefinancierd onderzoek heeft aangetoond dat planten kunnen worden ontworpen om TNT te detecteren, waarbij sommige plantenbiologen hopen dat dit uiteindelijk kan leiden tot dingen zoals op planten gebaseerde luchthavenbeveiligingssystemen, waar passagiers door een tuin zouden kunnen dwalen waarvan de planten autoriteiten zouden waarschuwen voor de aanwezigheid van drugs of explosieven. Ander onderzoek, inclusief dat van Stewart, heeft aangetoond dat planten kunnen worden ontworpen om hun eigen ziekten op te sporen, zodat boeren weten of er een dreiging in de kas is.
“Net zoals we ons een reeks in het veld ingezette pathogene fytosensoren kunnen voorstellen die een vroege waarschuwing voor plantenziekte geven, kunnen we ons thuis schildwacht fytosensoren voorstellen die zichtbaar waarschuwen voor schimmels of andere gevaren voordat ze onze gezondheid kunnen beïnvloeden, ” leest de krant in Science .
K. Peter Pauls, hoogleraar plantenlandbouw aan de Universiteit van Guelph in Ontario, zegt dat een biosensormuur voor kamerplanten 'niet uit de mogelijkheden is'. Om daar te komen, zouden de onderzoekers een cascade van evenementen moeten opzetten binnen de plant zodat deze gevoelig is voor alles wat ze willen detecteren (radon, schimmel, enz.) en deze koppelen aan een visueel reportersysteem zoals kleurverandering of fluorescentie.
"Ik kan me niet voorstellen dat het te lang zou zijn om die responder [de kleurverandering of fluorescentie] te koppelen aan een soort waarnemingssysteem, " zegt Pauls.
Voor Stewart en zijn team is de volgende stap het planten van enkele planten om op specifieke stimuli te reageren en experimenten uit te voeren. Ze stellen zich niet voor dat phytosensor-muren binnenkort naar een huis bij jou in de buurt komen, maar zien het project als een langdurig proces, waarbij misschien burgerwetenschappers worden betrokken bij het onderzoek door thuis experimenten met gemanipuleerde planten uit te voeren.
Het werk was een samenwerking tussen Stewart en zijn vrouw, Susan Stewart, en Rana Abudayyeh, professor in interieurontwerp aan de UT. Susan Stewart studeert interieurontwerp aan de universiteit.
"Ze vertelde me over haar lessen, en ze deden deze nette conceptuele projecten met planten en bioluminescentie, " zegt Neal Stewart. "Ik dacht dat dat vrij ver is - we zouden moeten samenwerken."
