Бактериальный блеск: новые данные открывают возможности для устойчивых цветовых технологий
Международная команда исследователей из кластера передового опыта "Баланс микровселенной" в Йенском университете изучила механизм, благодаря которому некоторые виды бактерий отражают свет без использования пигментов. Учёные исследовали ответственные за это гены и обнаружили важные экологические взаимосвязи. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Радужные цвета, известные по павлиньим перьям или крыльям бабочек, создаются крошечными структурами, особым образом отражающими свет. Некоторые бактериальные колонии образуют похожие сверкающие структуры.
В сотрудничестве с Институтом коллоидов и интерфейсов Макса Планка, Лейбниц-Институтом DSMZ, Утрехтским университетом, Кембриджским университетом и Нидерландским институтом морских исследований учёные секвенировали ДНК 87 структурно окрашенных бактерий и 30 бесцветных штаммов и идентифицировали гены, ответственные за эти удивительные колонии. Эти открытия могут привести к разработке экологически чистых красителей и материалов, что является ключевым интересом сотрудничающей биотехнологической компании Hoekmine BV.
Прогнозы с помощью искусственного интеллекта
Исследователи обучили модель искусственного интеллекта предсказывать, какие бактерии производят радужные цвета, на основе их ДНК.
"С помощью этой модели мы проанализировали более 250 000 бактериальных геномов и 14 000 образцов окружающей среды из международных репозиториев открытой науки", — говорит профессор Бас Е. Дутильх, профессор вирусной экологии Йенского университета.
"Мы обнаружили, что гены, ответственные за структурную окраску, в основном встречаются в океанах, пресных водах и особых средах обитания, таких как приливные зоны и глубоководные районы. В то же время у микробов в средах, связанных с хозяевами, таких как микробиом человека, структурная окраска была очень ограничена", — продолжает профессор Дутильх.
Результаты исследования показывают, что красочные структуры бактериальных колоний используются не только для отражения света. Удивительно, но эти гены также обнаружены у бактерий, живущих в глубинах океана без солнечного света. Это может означать, что цвета могут отражать более глубокие процессы клеточной организации с важными функциями, такими как защита бактерий от вирусов или эффективное заселение плавающих частиц пищи. Эти открытия могут вдохновить на создание новых, устойчивых технологий на основе этих природных структур.