生物黑客机器人植物或有助于防止环境灾难

在洋红色和蓝色生长灯的照射下，哈普里特·萨林的迷你温室看起来与纽约市其他室内园艺设施几乎无异。但当交互设计师关掉灯泡，让实验室陷入黑暗时，柔和的红光依然存在。纳米传感器流经和平百合的叶脉，使其宽阔的叶子发出荧光。信标会在几个小时内逐渐消失，但这是设计使然：逐渐消失的光线表明其宿主正在吸收有毒的铅。

发光的百合是萨林的植物“机器人”之一——他用生物黑客技术改造植物，让它们充​​当环境看门狗。他解释说，植物是天然的哨兵。当它们通过根部吸收养分时，它们也会吸收低浓度的污染物。“它们是环境中[污染物]的自动吸收器或洗涤器，”他说。萨林是一名生物设计师，也是帕森斯设计学院合成生态系统实验室的主任，他也是该学院的助理教授，他希望利用这些特性来敲响工厂泄漏、土壤污染和细菌滋生水的警报。

这个想法在他 20 世纪 90 年代在旁遮普邦的童年时期就已萌芽。当时，印度芥菜（ Brassica juncea ）是当地的主要作物，用于烹饪和油籽生产。这种黄色花瓣的植物还因其净化污浊土壤或植物修复的功效而闻名。在印度学习工程学后，Sareen 于 2015 年在麻省理工学院媒体实验室将他的技术技能与艺术相结合，在那里他开始思考当地植物的吸金属能力。他很快了解到，大量植物能够吸收汞、铅、镉和其他潜在有毒化合物。“很多我们称之为杂草的东西实际上都是植物修复剂，”他说。

萨林还意识到，帮助它们净化土壤的吸力意味着这些作物可以揭示土壤中的毒性水平。但他指出，没有一种快速的方法可以读取幼苗吸收了多少物质。因此，他决定尝试让植物发出声音——将它们变成机器人。

2018 年，他创造了自己的第一件仿生植物：一种名为 Elowan 的带轮机动植物。附在茎、叶和土壤上的传感器会寻找阳光照射时产生的钙离子流，并向马达发出信号，让叶子向附近的光线方向滚动。“你不习惯在机器人上看到植物，但我认为这项工作的目的是让人们对这样的事情感到有点不舒服，”Sareen 说。“他们可能会更加关注这个事实，即这株植物内部确实发生了一些事情。”

2020 年，萨林在帕森斯设计学院制作了他的仿生和平百合（名为 Argus，拉丁语意为“守护者”）。他和他的团队设计了传感器，这些传感器小到可以流过叶子的细胞间通道，当受到激光照射时会变红。当植物吸收受铅污染的水时，金属会慢慢减弱这种光芒。受到密歇根州弗林特水危机等环境灾难的启发，萨林希望这种生物传感植物有一天能够以比目前的量油尺等更不费力的方式揭示家用水龙头中的毒性。“如果我们有机制可以实时提供输出，并告诉我们发生了多大的损害，那么我们将能够对这些事情采取迅速行动，”他说。

这个故事最初刊登在 PopSci 2022 年夏季金属版上。阅读更多 PopSci+ 故事。