地雷作为一种价格低廉的防御武器，在战争中被广泛使用，但在战后存在着诸多隐患和危害。据联合国教科文组织的报告称，目前全球仍有约一亿枚的有效地雷埋在七十多个国家。作为普遍的防御性武器，地雷在战场上会对士兵、地面车辆造成巨大威胁；在战后，遗留的地雷则会危及平民，妨碍重建，后患无穷。在阿富汗与苏联长达10年的战争中，阿富汗境内被埋上百万个地雷，其中大部分受害者是普通公民，有很多还是年幼的孩童。在阿富汗每天都有孩子因为埋在学校或小路上的地雷致残、致死；至今没有及时排除的地雷使得大量的土地废弃无法使用，极度影响粮食生产或社会重建。

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大部分地雷或弹药都含有TNT，耶路撒冷希伯来大学（Hebrew University of Jerusalem）研究人员针对这个特点，将大肠杆菌（Escherichia coli）改造，可检测微摩尔量级的TNT或者TNT的降解产物2,4-二硝基甲苯（DNT）。改造后的E. coli在TNT或DNT的诱导下，发出绿色荧光。研究人员将该工程菌包埋在直径为3毫米的藻酸盐珠中（图1 上 比例尺为2 cm），制备成细菌传感器，覆盖在土壤或沙子顶部。此外研究人员还开发了光电扫描系统（图1 下），通过激光扫描，远程检测和定量细菌荧光，锚定地雷或者弹药的具体位置。有关该技术的评论文章发表在《Nature Biotechnology》。

图1 上：细菌传感器  下：光电扫描系统

研究人员在小规模场地利用不同土壤进行试验，并在距离20m处扫描目标区域。实验结果显示阳性对照信号最强（图2 a标记），阴性对照没有荧光信号（图2 d标记），除f, g ,l ,m四个区域外都有荧光显示。f, g ,l ,m四个区域没有荧光可能是与土壤性质有关（花园土中有机物含量高，吸附TNT/DNT能力更强），或与掩盖地雷的时间有关（掩盖的时间只有5天）。

图2 a刚放置细菌传感器时荧光结果 b放置细菌传感器22 h后的荧光结果 c处理数据

尽管该方案有诸多复杂的土壤、气候和地形等试验需要完善，以及众多挑战需要克服，比如如何灭活或回收工程菌，防止基因漂移，但远程检测方法试验结果利好，如果能提高扫描面积和扫描速度，未来也许有机会在无人驾驶飞机或无人机上应用，也能挽救更多无辜人的生命。

参考文献

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.

2. Yagur-Kroll, S.; Lalush, C.; Rosen, R.; Bachar, N.; Moskovitz, Y.; Belkin, S., Escherichia coli bioreporters for the detection of 2,4-dinitrotoluene and 2,4,6-trinitrotoluene. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2014, 98 (2), 885-895.

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.