Бактерии плаща и кинжала: Сиятельный код

Новый надежный способ передать шифрованное сообщение – использовать бактерии, производящие флуоресцирующие белки. Кодированные метки можно внедрять непосредственно в живые системы.
Бактерии плаща и кинжала: Сиятельный код

Началась эта история несколько лет назад, когда американское оборонное агентство DARPA предложило ученым рассмотреть варианты кодирования секретной информации без использования электроники. Тогда исследователи Дэвид Уолт (David Walt) и Джордж Уайтсайдз (George Whitesides) выступили с интересной идеей использовать определенные соли металлов для добавления в расплав. Нагревая такой сплав, можно получать заранее определенную, заданную комбинацией этих добавок комбинацию импульсов в ИК-спектре, которая и может кодировать информацию. С тех пор ученые то и дело возвращались к этой увлекательной задачки, и в конце концов решили апробировать один из оригинальных вариантов ее решения на практике.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Для этого ученые использовали колонии семи модифицированных штаммов кишечной палочки (Escherichia coli), несущие гены различных флуоресцентных белков. Гены эти активируются и начинают производить белковые продукты лишь при определенных условиях, так что колонии бактерий начинают светиться ясно различимым невооруженному глазу желтым, зеленым или красным, в зависимости от того, какой конкретно ген активировался.

Такая система и послужила простой основой для формирования нехитрого шифра: при наличии семи различающихся по цветам флуоресценции штаммов в каждой емкости для культивирования бактерий сосуществуют два из них, так что она может кодировать до 49-ти символов. Каждый из вариантов окраски емкости соответствует одной из 26-ти букв английского алфавита, либо одному из 23-х символов (вроде $ или @). Само сообщение выстраивается простейшим образом, знак за знаком, строка за строкой, на «твердой» питательной среде с добавлением агар-агара, куда точка за точкой вносятся соответствующие пары штаммов кишечной палочки. После процесса культивации бактерий к поверхности прикладывается лист нитроцеллюлозной «бумаги», которая удерживает некоторое количество микробов.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Вот и шифрованное послание: лист, на котором, невидимые глазу, нанесены бактерии, в генах которых скрывается секретное сообщение. Получателю достаточно вырастить их в колонии, уложив лист на такую же агаровую питательную среду, и «включить» флуоресцентные гены, используя определенный набор условий культивации. Для того же, кто не знает эти параметры, гены так и останутся неактивными, и никак себя не проявят.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Авторы предлагают и еще более усовершенствовать степень защиты — заметьте, все достигается исключительно средствами биологии, генетики и биохимии — внедрив в некоторые штаммы гены устойчивости к тем или иным антибиотикам. Лишь те, которые легко перенесут воздействие этими антибиотиками, будут нести действительное сообщение, остальные же могут внедряться в сообщение для создания шума.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ученые уже продемонстрировали, что все это более чем возможно на практике: на иллюстрации слева приведен фрагмент сообщения, в котором владеющий всеми кодами получатель сможет прочесть: «Это биокодированное послание из лаборатории Уолта в Университете Тафтс 2010» (this is a bioencoded message from the walt lab @ tufts university 2010).

Между прочим, именно необходимость шифровать и расшифровывать секретную информацию стала важнейшим толчком для появления компьютеров. О самом известном из их шифровальных предков и о его работе на благо победы над Гитлером читайте: «Колосс британский».