محققان دانشگاه نورت‌وسترن ابزاری دستی ساختند که با برنامه‌ریزی مجدد اجزای سازنده حیات (آر‌ان‌ای، دی‌ان‌ای، و پروتئین‌ها) می‌تواند آشامیدنی بودن آب را آزمایش و مشخص کند.

این ابزار قدرتمند برای آلودگی‌آزمایی آب از شبکه‌های ژنتیکی (با شبیه‌سازی مدارهای الکترونیکی) استفاده می‌کند و در عرض چند دقیقه نتیجه را نشان می‌دهد.

جزئیات ساخت این ابزار در شماره پنجشنبه ۱۷ فوریه (۲۸ بهمن) مجله نیچر کمیکال بیولوژی منتشر شده است.

این ابزار از هشت لوله آزمایش کوچک ساخته شده است که وقتی شبکه ژنتیکی آلودگی را تشخیص دهد، نور سبز از آن‌ها می‌تابد. اگر مقدار آلودگی کم باشد، فقط یک لوله به رنگ سبز می‌شود. اما اگر آلودگی زیاد باشد، تمام هشت لوله روشن می‌شوند، مانند وقتی که بر اثر افزایش تابش هسته‌یی، بسامد تیک‌تیک‌های دستگاه شمارشگر گایگر زیاد می‌شود.

جولیوس ب.‌لاکز از دانشگاه نورت‌وسترن و سرپرست این پژوهش می‌گوید: «این لوله‌ها را طوری برنامه‌ریزی کرده‌ایم که آستانه‌های آلودگی متفاوتی را نشان دهند. لوله‌ای که پایین‌ترین آستانه را دارد، همیشه [بر اثر کمترین آلودگی] روشن می‌شود. اگر تمام لوله‌ها روشن شوند به معنای آن است که مسئله جدی [آلودگی زیاد] است. ساختن مدارهای الکترونیکی و رایانش برنامه‌پذیر دی‌ان‌ای راهگشای امکانات بسیاری برای ساختن انواع دیگر ابزارهای تشخیص هوشمند است.»

جی‌یانگ جونگ، کلوئه آرچولتا، و خالد عالم که همگی محققان دانشگاه نورت‌وسترن هستند، نویسندگان این مقاله‌اند.

اساس فناوری این دستگاه نیز دستگاهی به نام روزالیند است که همین گروه تحقیقاتی قبلا ساخته بود و می‌توانست ۱۷ نوع آلاینده مختلف را در یک قطره آب تشخیص دهد. نام این دستگاه برگرفته از نام شیمی‌دانی به نام روزالیند فرانکلین و مخفف عبارت انگلیسی «حسگرهای خروجی آر‌ان‌ای فعال شده با القای لیگاند» است.

این دستگاه طوری طراحی شده است که اگر آلاینده‌ها از میزان استاندارد تعیین شده در موسسه حفاظت محیط زیست برای آب‌های مورد آزمایش بیشتر شود، نور سبز از آن می‌تابد.

محققان دی‌ان‌ای، آران‌ای، و پروتئین‌های یاخته‌ها را برنامه‌ریزی مجدد کردند تا بتوانند عملیات ریاضی منطقی را انجام دهند که آقای لاکز این کار را به کار «جوانه‌های چشایی مولکولی» تشبیه می‌کند. اگر این دستگاه آلاینده‌ای را «بچشد» که میزان آن از استاندارد موسسه حفاظت محیط زیست بیشتر باشد، عمل تابش فعال می‌شود.

او می‌گوید: «پی بردیم که باکتری‌ها چطور به طور طبیعی در آب، چیزها را می‌چشند. باکتری‌ها این کار را با "جوانه‌های چشایی" کوچک در سطح مولکولی انجام می‌دهند. زیست‌شناسی مصنوعی بی‌یاخته به ما امکان می‌دهد این جوانه‌های چشایی مولکولی کوچک را بیرون بیاوریم و در لوله آزمایش کار بگذاریم. سپس می‌توانیم آن‌ها را برای تولید سیگنال تصویری "سیم‌کشی مجدد" کنیم تا وقتی روشن می‌شوند، کاربر سریع و آسان بفهمد که آب آلوده است.»

این محققان به این تازه‌ترین دستگاهشان «مغز مولکولی» هم اضافه کرده‌اند تا بتواند سطوح مختلف آلودگی را در حین آزمایش تشخیص دهد.

لاکز می‌گوید: «بعد از آن که دستگاه روزالیند را عرضه کردیم، کاربران خواستار وسیله‌ای شدند که مقدار غلظت آلودگی را هم نشان دهد. بررسی میزان مختلف آلاینده‌های مختلف، مستلزم راهبردهای مختلفی است. مثلا اگر میزان سرب کم باشد، آنگاه ممکن است با خالی کردن لوله‌ آب قبل از مصرف، بتوانید این مقدار سرب را در آب تحمل کنید. اما اگر میزان سرب زیاد باشد، فوری باید مصرف آب را قطع و لوله آب را عوض کنید.»

این دستگاه کاربردهای عملی زیادی دارد. آقای لاکز و گروه محققان وی می‌گویند که به نظر آن‌ها این دستگاه امکان آزمایش ساده و سریع آب در خانه را برای مردم فراهم می‌کند.

این دستگاه همچنین برای تحقیقات میدانی، برای ساکنان کشورهایی که در دسترسی به آب آشامیدنی تمیز مشکلات بیشتری دارند، و برای کوهنوردان و پیاده‌گردها یا اردونشینانی که می‌خواهند آشامیدنی بودن منابع آب در مسیرشان را آزمایش کنند، وسیله باارزشی است.