Бактерии могут создавать полноцветные фотографии

Слепые кишечные бактерии Escherichia coli получили своего рода дар цветного зрения. Они могут использовать этот новый навык для производства фотокопии цветных изображений, спроецированных на их колонии.

«Эти изображения видны некоторое время», – говорит Кристофер Фойгт (Christopher Voigt) из Массачусетского технологического института.

Фойгт и его коллеги начали экспериментировать с бактериальными «фотокопиями» 12 лет назад. Однако до настоящего момента они могли генерировать только черно-белые изображения.

Чтобы позволить бактериям Escherichia coli регистрировать цвет, команда Фойгта модифицировала их, вставив гены, которые реагируют исключительно на красный, зеленый или синий свет. Под действием света соответствующего цвета, эти гены подают сигналы другим искусственно вставленным генам, которые затем производят видимый пигмент такого же цвета.

Исследователи выращивали сконструированные клетки для создания бактериальной пленки, которая служит своего рода живым фотографическим планшетом. Когда яркое, полноцветное изображение проецируется на эти колонии, отдельные клетки постепенно меняют цвет, чтобы соответствовать цвету света, попадающего на бактериальную пленку в определенном месте. Для получения светового сигнала требуется около восьми часов, чтобы создать достаточное количество пигмента и воссоздать видимое глазом изображение.

Раньше черно-белая версия технологии требовала добавления только трех дополнительных генов. Но цветная версия требует более обширной модификации E. coli: добавление 18 генов, поддерживаемых схемами тщательно настроенных генетических переключателей для подачи сенсорных данных через гены, производящие пигмент.

Для чего все это нужно? Может, это просто такая забава для ученых? На самом деле цветочувствительные микробы демонстрируют потенциал для более полезных применений, при которых функциями бактерий можно манипулировать удаленно, подвергая их воздействию света определенных цветов.

Такой подход мог бы, например, позволить более точно контролировать бактерии, выращенные для производства жизненно важных лекарств, антител и веществ. Также их можно использовать для создания живых биоматериалов, таких как ткани и органы для трансплантации.

«Это впечатляющая работа», – говорит Мануэль Поркар из Института интегративной системной биологии в Валенсии, Испания. «Четкость получаемых изображений поражает».

Поркар считает, что в будущем может появиться возможность создать еще более тонкую детализацию цвета с помощью дополнительных датчиков и схем, которые производят промежуточные оттенки цвета. «Такая более широкая цветовая палитра значительно увеличит сложность того, что является, по сути, световой системой управления бактериями», – говорит он.

Бактерии E. coli, естественно, слепы, и даже модифицированные версии «видят» только в самом рудиментарном смысле. «Требуется два компонента», – говорит Фойгт. «Один – это почувствовать свет, а второй – интерпретировать его каким-то образом».

Фойгт утверждает, что у отдельных бактерий-ячеек изображения нет мозга, но они используют сенсорные сигналы, чтобы найти пищу или избежать вредных условий. «На молекулярном уровне они «думают», – говорит он.

Живые изображения являются частью более широкого проекта по оснащению бактерий новыми способностями, такими как удаление разливов нефти и вставка новой генетической схемы, которая позволяет микробам понимать и выполнять простые инструкции, полученные сенсорными стимулами.

Некоторые команды даже разрабатывают бактерии, которые могут «рассказывать» об их текущем состоянии или сообщать ученым, столкнулись ли они с другими вредными организмами или токсинами.

Источник – https://www.newscientist.com/article/2131983-bacteria-engineered-to-produce-living-full-colour-photographs/

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *