生活多彩菌可用于“種植”油漆和涂料

研究人員已經(jīng)解開了自然界中一些最亮和最亮顏色背后的遺傳密碼。這篇論文發(fā)表在《PNAS日?qǐng)?bào)》上，是對(duì)蝴蝶翅膀和孔雀羽毛結(jié)構(gòu)色遺傳學(xué)的首次研究，為各種結(jié)構(gòu)色生物的遺傳學(xué)研究鋪平了道路。

這項(xiàng)由劍橋大學(xué)和荷蘭Hoekmine BV公司合作的研究，展示了遺傳學(xué)如何改變某些類型的亮菌的顏色和外觀。因此，它為大規(guī)模生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)材料開辟了收獲這些細(xì)菌的可能性：例如，可生物降解的無毒涂層可以“生長(zhǎng)”而不是制造。

黃桿菌是一種細(xì)菌，它們?cè)诰渲卸逊e在一起，產(chǎn)生明顯的金屬色。這種顏色來自它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而不是顏料，它反射某些波長(zhǎng)的光。然而，科學(xué)家們?nèi)匀粚?duì)這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是如何通過自然基因工程改造的感到困惑。

“為了進(jìn)一步了解自然界中納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，繪制結(jié)構(gòu)著色基因的圖譜非常重要，”劍橋化學(xué)系的第一作者Villads Egede Johansen說?！斑@是首次對(duì)支持結(jié)構(gòu)顏色的基因進(jìn)行系統(tǒng)研究——不僅在細(xì)菌中，而且在任何生物系統(tǒng)中都是如此。”

研究人員將遺傳信息與野生型和突變型細(xì)菌菌落的光學(xué)特征和解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，以了解基因如何調(diào)節(jié)菌落的顏色。

通過改變細(xì)菌的基因，研究人員改變了它們的大小或移動(dòng)性，從而改變了菌落的幾何形狀。通過改變幾何形狀，他們改變了顏色：他們?cè)谡麄€(gè)可見范圍內(nèi)將殖民地最初的金屬綠色從藍(lán)色變成了紅色。他們也可以創(chuàng)造更深的顏色或使顏色完全消失。

資深作者Hoekmine BV公司的首席執(zhí)行官科林英厄姆博士說：“我們繪制了幾個(gè)以前未知功能的基因，并將它們與菌落的自組織能力和顏色相關(guān)聯(lián)。

“從應(yīng)用的角度來看，這種細(xì)菌系統(tǒng)使我們能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)節(jié)的生物光子結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以大量復(fù)制，避免了使用傳統(tǒng)的納米制造方法，”劍橋大學(xué)化學(xué)系聯(lián)合資深作者Silvia Vignolini博士說?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，利用這種細(xì)菌菌落作為光子色素的潛力可以很容易地被優(yōu)化，以改變外部刺激下的顏色，并且可以與其他生物組織相互作用，以適應(yīng)不同的環(huán)境。未來，我們將向可生物降解涂料開放汽車和墻壁——只需準(zhǔn)確添加我們想要的顏色和外觀！”

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