Корнелльский университет сообщил, что планирует открыть Центр исследований программируемых систем растений (CROPPS). Он обещает стать проектом, призванным развивать новую область науки, называемую цифровой биологией.
Предполагается, что исследователи из CROPPS в течение пяти лет будут разрабатывать инструменты, которые используют возможности интернета и облачных вычислений, и создадут Интернет Живых Вещей, чтобы в режиме реального времени наблюдать, что растения чувствуют и как они реагируют на окружающую среду. По мере развития этих инструментов они будут становиться всё более интерактивными.
Основная цель проекта — наладить двустороннюю коммуникацию между растениями и учёными. Она может помочь исследователям лучше понять, например, как управлять питательными веществами и водой и как микробы взаимодействуют с растениями, помогая им расти. В конечном счете такие знания позволят исследователям разработать более эффективные методики растениеводства.
Участниками CROPPS стали сотрудники университетов Корнелла, Иллинойса и Аризоны. На реализацию проекта Национальный научный фонд США выделил грант в размере 25 миллионов долларов.
Как сказал доктор Авраам Струк, в основу их проекта легли «растения, наделенные новыми способами выражения биологических процессов, в том числе и скрытых процессов, которые происходят внутри тканей и под землёй». Доктор Сьюзан Маккоуч и профессор Барбара Мак-Клинток уточнили, что проект стал необходим, поскольку «изменения климата нарушили способность растений “читать” окружающую среду».
Начать свою деятельность CROPPS планирует с создания цифровых средств зондирования растений.
Ранним примером таких средств стала работа Струка по разработке наноразмерных датчиков и волоконной оптики для измерения количества воды непосредственно на поверхности листа. Такой инструмент был бы минимально инвазивным и не только улучшил бы понимание базовой биологии растений, но и предоставил бы информацию для выведения более устойчивых к засухе культур.
Ещё одной наработкой стала работа Маргарет Фрэнк, ещё одной соучастницы CROPPS. Ранее она изучала, как растения томатов передают сигналы от корней к листьям, чтобы вызвать биологическую реакцию. Исследовательница обнаружила, что эти сигналы могут отображаться с помощью флуоресценции.
Показатели флуоресценции и наноразмерных датчиков можно передавать в облако по сети и тем самым контролировать состояние растений. Это и есть зондирование. Однако CROPPS планирует научиться не только принимать сигналы от растений, но и посылать их.
В настоящее время Фрэнк работает над проектом, в котором используется вычислительный анализ для определения роли матричных РНК в передаче сигналов от корня к побегу. Она исследует, могут ли определенные мобильные матричные РНК быть введены в трансплантаты, где они несут генетические коды для белков, которые вызывают реакцию на стресс окружающей среды, например, вызванный изменениями климата.