Бактерии помогли учёным воссоздать пигмент для камуфляжа осьминогов

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего совершили прорыв в области биоинженерии, разработав метод биосинтеза уникального природного пигмента — ксантомматина. Именно это вещество позволяет осьминогам, кальмарам и каракатицам мгновенно менять окраску, маскируясь под коралловые рифы или демонстрируя предупреждающие узоры. Работа, опубликованная в журнале Nature Biotechnology, открывает путь к созданию новых материалов и технологий, вдохновлённых природой.

Природный мастер маскировки

Ксантомматин — это удивительный пигмент, который содержится в особых клетках кожи головоногих моллюсков, называемых хроматофорами. Расширяясь и сжимаясь, эти клетки позволяют животным практически мгновенно изменять свой внешний вид. Несмотря на то что ксантомматин встречается и у других существ, например, в крыльях бабочек-монархов, его лабораторное получение долгое время было крайне неэффективным. Химические методы давали лишь несколько миллиграммов на литр, что серьёзно ограничивало исследования.

Гениальный биологический подход

Чтобы решить эту проблему, команда под руководством морского химика Брэдли Мура применила инновационную стратегию. Вместо традиционной химии учёные обратились к биотехнологии, модифицировав обычные бактерии. Суть метода, известного как сопряжённый с ростом биосинтез, заключается в том, что выживание самих бактерий было поставлено в зависимость от производства целевого пигмента. Исследователи использовали специальный штамм, для роста которого были необходимы ксантомматин и муравьиная кислота. В процессе синтеза пигмента бактерии одновременно производили и муравьиную кислоту, которая, в свою очередь, стимулировала их метаболизм, создавая самоподдерживающийся цикл.

Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.

Рекордная эффективность

Следующим шагом стала оптимизация процесса. С помощью автоматизированных систем команда соавтора Адама Файста проводила тонкую настройку микробных геномов на протяжении сотен поколений. Результат превзошёл все ожидания: всего за несколько дней бактерии начали производить от одного до трёх граммов ксантомматина на литр. Это в 1000 раз больше, чем позволяли предыдущие методы. Такой масштаб производства впервые сделал пигмент доступным для широкого изучения и практического применения.

Будущее биомиметических технологий

Уникальные светочувствительные свойства ксантомматина открывают широкие перспективы для биомимикрии — практики заимствования идей у природы. Потенциальные области его применения разнообразны:

• Адаптивный камуфляж: Создание материалов, меняющих цвет для военных или гражданских нужд.
• Устойчивые технологии: Разработка экологически чистых, биоразлагаемых красителей для текстильной промышленности.
• Косметика и защита: Использование способности пигмента поглощать ультрафиолет для создания более эффективных и натуральных солнцезащитных средств.
• Фотоника: Применение в фотоэлектронных устройствах и дисплеях с динамически меняющейся цветопередачей.

Это исследование знаменует собой важный сдвиг в производстве материалов. Вместо того чтобы полагаться на ресурсоёмкую нефтехимию, учёные предлагают использовать живые системы для создания устойчивых и функциональных материалов. Благодаря этому открытию человечество делает шаг к технологиям, которые не только эффективны, но и гармоничны с окружающей средой.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего успешно использовали бактерии для воссоздания уникального пигмента, позволяющего осьминогам сливаться с окружающей средой, согласно новому опубликованному исследованию.