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
Тайное послание кодируется с помощью флуоресцирующих бактерий

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.

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.

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.

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.

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».

По публикации ScienceNOW