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地雷作為一種價格低廉的防御武器，在戰(zhàn)爭中被廣泛使用，但在戰(zhàn)后存在著諸多隱患和危害。據(jù)聯(lián)合國教科文組織的報告稱，目前全球仍有約一億枚的有效地雷埋在七十多個國家。作為普遍的防御性武器，地雷在戰(zhàn)場上會對士兵、地面車輛造成巨大威脅；在戰(zhàn)后，遺留的地雷則會危及平民，妨礙重建，后患無窮。在阿富汗與蘇聯(lián)長達10年的戰(zhàn)爭中，阿富汗境內(nèi)被埋上百萬個地雷，其中大部分受害者是普通公民，有很多還是年幼的孩童。在阿富汗每天都有孩子因為埋在學(xué)?；蛐÷飞系牡乩字職?、致死；至今沒有及時排除的地雷使得大量的土地廢棄無法使用，極度影響糧食生產(chǎn)或社會重建。

圖片來源：新華網(wǎng)

大部分地雷或彈藥都含有TNT，耶路撒冷希伯來大學(xué)（Hebrew University of Jerusalem）研究人員針對這個特點，將大腸桿菌（Escherichia coli）改造，可檢測微摩爾量級的TNT或者TNT的降解產(chǎn)物2,4-二硝基甲苯（DNT）。改造后的E. coli在TNT或DNT的誘導(dǎo)下，發(fā)出綠色熒光。研究人員將該工程菌包埋在直徑為3毫米的藻酸鹽珠中（圖1 上 比例尺為2 cm），制備成細菌傳感器，覆蓋在土壤或沙子頂部。此外研究人員還開發(fā)了光電掃描系統(tǒng)（圖1 下），通過激光掃描，遠程檢測和定量細菌熒光，錨定地雷或者彈藥的具體位置。有關(guān)該技術(shù)的評論文章發(fā)表在《Nature Biotechnology》。

圖1 上：細菌傳感器  下：光電掃描系統(tǒng)

研究人員在小規(guī)模場地利用不同土壤進行試驗，并在距離20m處掃描目標區(qū)域。實驗結(jié)果顯示陽性對照信號最強（圖2 a標記），陰性對照沒有熒光信號（圖2 d標記），除f, g ,l ,m四個區(qū)域外都有熒光顯示。f, g ,l ,m四個區(qū)域沒有熒光可能是與土壤性質(zhì)有關(guān)（花園土中有機物含量高，吸附TNT/DNT能力更強），或與掩蓋地雷的時間有關(guān)（掩蓋的時間只有5天）。

圖2 a剛放置細菌傳感器時熒光結(jié)果 b放置細菌傳感器22 h后的熒光結(jié)果 c處理數(shù)據(jù)

盡管該方案有諸多復(fù)雜的土壤、氣候和地形等試驗需要完善，以及眾多挑戰(zhàn)需要克服，比如如何滅活或回收工程菌，防止基因漂移，但遠程檢測方法試驗結(jié)果利好，如果能提高掃描面積和掃描速度，未來也許有機會在無人駕駛飛機或無人機上應(yīng)用，也能挽救更多無辜人的生命。

參考文獻

1. Belkin, S.; Yagur-Kroll, S.; Kabessa, Y.; Korouma, V.; Septon, T.; Anati, Y.; Zohar-Perez, C.; Rabinovitz, Z.; Nussinovitch, A.; Agranat, A. J., Remote detection of buried landmines using a bacterial sensor. Nat Biotech 2017, 35 (4), 308-310.

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3. Yagur-Kroll, S.; Amiel, E.; Rosen, R.; Belkin, S., Detection of 2,4-dinitrotoluene and 2,4,6-trinitrotoluene by an Escherichia coli bioreporter: performance enhancement by directed evolution. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015, 99 (17), 7177-7188.