Ученые вставили полноцветные "глаза" в бактерий и научили их рисовать
Американские биотехнологи создали необычный штамм кишечной палочки, способный различать три основных цвета - красный, зеленый и синий - и "рисовать" ими, выделяя пигменты при облучении светом, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology.
"Мы хотим создать систему, которая позволяла бы нам включать и отключать десятки генов внутри микробов, облучая их вспышками света разных цветов. Такой подход позволит нам превратить бактерий в фабрики нужных нам веществ, производство которых мы сможем включать и выключать при помощи света. Это открывает дорогу для более сложного биопрограммирования", - заявил Кристофер Войгт (Christopher Voigt) из Массачусетского технологического института в Кембридже (США).
В последние годы ученые активно изучают и создают технологии, которые позволяют "включать" и "выключать" те или иные гены или клетки при помощи света. Для этого биологи встраивают особые светочувствительные белки в стенки клеток и заставляют их активировать или подавлять работу тех или иных генов внутри нее при помощи импульсов света.
Подобные технологии, так называемая оптогенетика и недавно созданная термогенетика, особенно активно применяются при изучении работы мозга. В 2005 году Воигт и его коллеги приспособили ее для работы внутри клеток бактерий, научив обычную кишечную палочку (Escherichia coli) реагировать на свет и производить черный пигмент. Это, как тогда рассказывал генетик, превратило микробов в черно-белый принтер, способный "печатать" картинки с разрешением в 100 мегапикселей на квадратный дюйм.
Следующим логическим шагом стало превращение микробов в цветной принтер. Как и в случае с реальными цветными лазерными принтерами, реализация этой задумки потребовала очень много времени, и команде Воигта потратила более 10 лет на создание бактерии, способной видеть три цвета и "печатать" тремя красками.
Этот микроб, как рассказывают ученые, представляет собой обычную кишечную палочку, в ДНК которой встроен набор из 18 генов, сложным образом взаимодействующих между собой. Три из них представляют собой светочувствительные гены, извлеченные из ДНК нескольких микробов и морских животных и реагирующие на лучи красного, синего и зеленого цвета, а остальные - отвечают за "обработку" информации о цвете и выбор подходящего пигмента.
Используя этих микробов, ученые "напечатали" несколько цветных изображений, используя культуры кишечной палочки и обычный проектор, в том числе логотип MIT, простой трехцветный натюрморт и декоративный узор.
Процесс печати идет достаточно медленно - картинка формируется примерно за 18 часов, однако его, как отмечают исследователи, можно ускорить, модифицировав работу этого пакета генов. К примеру, ученые добавили к этой системе дополнительный блок, который заставлял микроба прекращать вырабатывать уксусную кислоту в присутствии света.
Эту задачу, как рассказывает Войгт, облегчает то, что подобные белковые "глаза" бактерий являются модульной конструкцией, в которую можно легко добавлять новые светочувствительные модули и связанные с ними пигменты и другие молекулы. В будущем, как надеется биотехнолог, эта технология позволит превращать микробов в многофункциональные "фабрики", способные вырабатывать десятки различных полезных веществ.
