Цветные бактерии помогут "вырастить" нетоксичные краски

Колония флавобактерий диаметром два сантиметра, выращенная в питательной среде и модифицированная для изменения цвета.

Фото University of Cambridge.

У многих бактерий репутация, мягко говоря, не самая хорошая. Однако современные методы позволяют учёным "вербовать" даже самые вредные микроорганизмы, чтобы те приносили пользу человечеству. Так, бактерии могут очищать воду, помогать людям в обнаружении мин или вырабатывать электричество.

Исследователи из Кембриджского университета (Великобритания) совместно с голландской биотехнологической компанией Hoekmine BV нашли бактериям ещё одно интересное применение. По мнению команды, микроорганизмы помогут в создании нового класса красок и покрытий.

В пресс-релизе авторы поясняют, что использовали флавобактерии (Flavobacterium), колонии которых, как правило, окрашены в яркие цвета с металлическим отливом.

Однако эту яркость обеспечивает не пигмент, а уникальная внутренняя структура колоний, которые отражают волны света определённой длины. Тот же процесс определяет красивые переливы крыльев бабочек и перьев павлинов. Однако до сих пор исследователи не могли понять, как именно эти структуры "спроектированы".

Для этого пришлось взломать генетический код бактерий. Ведущий автор работы Виллас Эгеде Йохансен (Villads Egede Johansen) поясняет: зная, какие гены отвечают за окраску, можно будет воссоздать наноструктуры, созданные природой, и затем использовать их в производстве.

"Это первое систематическое исследование генов, лежащих в основе структурных цветов – не только в бактериальной, но и в любой живой системе", — поясняет исследователь.

Чтобы определить нужные гены, команда создавала флавобактерии с разного рода мутациями, а затем сравнивала оптические свойства и анатомические особенности колоний с контрольной группой.

В итоге одна из модификаций привела к желаемому результату: исследователи изменили способность микроорганизмов двигаться, что повлияло на "геометрию" колонии. В результате поменялся и цвет: вместо исходного, металлического зелёного, колония смогла принимать любой цвет из видимого спектра, от синего до красного.

Также учёным удалось модифицировать бактерии таким образом, чтобы их цвет потускнел или даже полностью исчез.

"С прикладной точки зрения эта бактериальная система позволяет нам создавать настраиваемые живые фотонные структуры, которые можно воспроизводить в изобилии, избегая традиционных методов нанообработки", — отмечает соавтор работы Сильвия Виньолини (Silvia Vignolini).

По её словам, подобные бактериальные колонии можно настраивать таким образом, чтобы они изменяли цвет под действием внешних раздражителей, а также взаимодействовали с другими живыми тканями, адаптируя их к различным средам.

Основная сфера применения таких цветных колоний – это, как уже говорилось, создание биоразлагаемых органических и нетоксичных красок, который будут просто "расти" и приобретать нужный цвет, заключают авторы.

Более подробно о своей работе авторы рассказывают в статье, опубликованной в журнале PNAS.

Кстати, о необычных цветах: ранее учёные выяснили, что уникальные клеточные структуры обеспечивают удивительное радужное сияние африканской ягоды.

Напомним также, что исследователи раскрыли "блестящий" секрет жуков скарабеев и изучили самых белых в мире жуков. А вот синий окрас пауков-птицеедов наука объяснить по-прежнему не может.