Исследование показывает, как генетика может изменить цвет и внешность некоторых видов бактерий. Результаты открывают возможность сбора этих бактерий для широкомасштабного производства наноструктурированных материалов. Например, биологически расщепленные, нетоксичные краски могут быть «выращены», а не изготовлены.
Flavobacterium – это такой тип бактерий, который собирается вместе в колониях, которые производят яркие металлические цвета, которые исходят не от пигментов, а от внутренней структуры, которая отражает свет на определенных длинах волн. Ученые все еще озадачены тем, как эти природные структуры генетически спроектированы природой.
«Важно определить гены, ответственные за структурное окраски, для дальнейшего понимания того, как наноструктуры, построенные в природе», – сказал первый автор Виладс Егеде Йохансен из отделения химии Кембриджа. «Это первое систематическое изучение генов, которые являются основой структурных красителей – не только в бактериях, но и в любой живой системе».
Исследователи сравнивали генетическую информацию с оптическими свойствами и строением диких и мутировавших бактериальных колоний, чтобы понять, как гены регулируют цвет колонии.
Генетически модифицируя бактерии, исследователи изменяли их размеры или способность двигаться, что приводило к изменению формы колонии. Меняя форму, колонии меняли и цвет. Так, оригинальный металлический зеленый цвет колонии менялся на весь видимый диапазон от синего до красного. Бактерии также были способны создавать более тьм’яне окраска становиться полностью бесцветным.
«Мы выделили несколько генов с ранее неизвестными функциями, и мы соотносим их с самоорганизацией и свойствами цвета колоний», – сказал старший автор доктор Колин Ингем, генеральный директор нидерландской фирмы Hoekmine BV, совместно с которой и проводятся исследования в Кембриджском университете.
«С точки зрения применения, эта бактериальная система позволяет нам получить достаточно много живых фотонных структур, которые можно настроить, без традиционных методов нанопроизводства», – заявила доктор Сильвия Виньолини с химического факультета Кембриджа. «Мы видим потенциал в использовании таких бактериальных колоний в качестве фотонных пигментов, которые могут быть легко оптимизированы для изменения цвета под действием внешних факторов. Они могут взаимодействовать с другими живыми тканями, тем самым адаптируясь к изменению среды. В будущем можно будет просто «выращивать» биофарбу какого угодно цвета на наших автомобилях и стенах!»
