Nghiên cứu tại Trường Cao đẳng Nông nghiệp Herbert thuộc Đại học Tennessee đã phát triển một loại cây khoai tây có thể phát hiện bức xạ gamma, cung cấp những cảnh báo đáng tin cậy về mức độ bức xạ có hại mà không cần công nghệ giám sát phức tạp.
Nghiên cứu sinh Rob Sears đã phát triển một loại cây khoai tây, được gọi là “máy cảm biến thực vật”, để chỉ ra mức độ bức xạ cao thông qua việc thay đổi màu sắc huỳnh quang trên lá cây. Khi tiếp xúc với bức xạ gamma, lá của cây tạo ra ánh sáng màu xanh lục, cho phép đưa ra những cảnh báo chính xác có thể nhìn thấy từ khoảng cách xa. Vì khoai tây được trồng trên khắp thế giới ở cả vùng khí hậu thuận lợi lẫn khí hậu bất lợi nên chúng là loại cây trồng lý tưởng cho nghiên cứu cũng như triển khai trồng trọt đại trà.
Ánh sáng xanh lục đặc trưng do các giống mới phát triển tạo ra sẽ đưa ra những cảnh báo nhanh chóng và chính xác khi tiếp xúc với bức xạ gamma (Nguồn: UTIA)
Bức xạ gamma là bức xạ ion hóa, nghĩa là nó loại bỏ các electron khỏi nguyên tử và phân tử khỏi các vật liệu như không khí, nước và mô sống. Bức xạ ion hóa có thể xuyên qua các vật liệu, có khả năng gây tổn hại cho mô sống và DNA, đặc biệt ở mức độ phơi nhiễm cao. Hiện tại, bức xạ gamma được phát hiện chỉ bằng các cảm biến cơ học với một số nhược điểm như: khả năng sẵn có hạn chế, phụ thuộc vào nguồn điện và yêu cầu sự hiện diện của con người trong khu vực nguy hiểm tiềm tàng. Các cảm biến cơ học không khả thi để giám sát bức xạ ion hóa môi trường lâu dài do chi phí liên quan đến bảo trì và vận hành. Hơn nữa, các cảm biến cơ học không cung cấp thước đo chính xác về tác động sinh học của việc tiếp xúc với liều lượng bức xạ thấp trong một khoảng thời gian dài.
Cảm biến sinh học thực vật đang nổi lên như một lựa chọn để phát hiện và cảnh cáo sự hiện diện của các mối nguy hại tới môi trường. So với động vật có vú, thực vật có khả năng chịu bức xạ cao hơn nhiều, cho phép chúng tồn tại và theo dõi mức độ phơi nhiễm lớn hơn nhiều so với động vật. Trong nghiên cứu, Sears và các đồng nghiệp đã sử dụng các kỹ thuật công nghệ sinh học để khai thác cơ chế phản ứng phá hủy DNA của thực vật nhằm tạo ra ánh sáng huỳnh quang khi tiếp xúc với bức xạ gamma.
Sears cho biết khoai tây sinh sản thông qua củ trong đất, trải dài trên nhiều địa hình khác nhau đồng thời tạo ra những thế hệ con giống hệt nhau về mặt di truyền, mang lại kết quả nhất quán. Khoai tây có khả năng phục hồi cao và có khả năng thích nghi và sinh sản tốt ở các môi trường khác nhau. Chúng cũng có những phản ứng phức tạp, thường đặc trưng đối với các tác nhân gây tác động môi trường, khiến chúng trở thành những cảm biến cảnh báo lý tưởng về các yếu tố như bức xạ gamma. Nghiên cứu này nhằm mục đích làm cho những phản ứng này có thể nhìn thấy được ngay cả từ khoảng cách xa, đóng vai trò như một dấu hiệu cảnh báo tự nhiên về bức xạ có hại mà không cần đến cảm biến cơ học.
Khi năng lượng hạt nhân tiếp tục được sử dụng trên toàn thế giới, nhu cầu về các phương pháp phát hiện bức xạ một cách hiệu quả và dễ tiếp cận ngày càng tăng. Vì cảm biến thực vật có giá cả phải chăng, dễ sử dụng và không cần bảo trì cơ học nên chúng có khả năng cải thiện sự an toàn và sức khỏe của người lao động và người dân ở gần nguồn bức xạ. Đây là phương pháp hữu ích khi có thể biến một tác nhân sinh học bức xạ cơ bản thành một thiết bị sinh học được thiết kế có khả năng tác động đến việc giám sát bức xạ trong tương lai, giá thành thấp, dễ dàng triển khai. Không chỉ vậy, các cảm biến thực vật còn chứng minh tiềm năng của sinh học tổng hợp trong việc biến đổi thực vật thành “thiết bị” không chỉ có tác động đến nông nghiệp mà còn cung cấp các công cụ có giá trị để tăng cường sự an toàn cho môi trường.
Từ khóa:bức xạ; cảnh báo; quan trắc; khoai tây
– CMD&DND –
