Ein Forscherteam unter der Leitung von Christopher Voigt vom Massachusetts Institute of Technology hat E. coli-Bakterien erfolgreich so konstruiert, dass sie farbenfrohe Bilder emittieren. Der komplizierte Prozess des Teams ist beispiellos und hat zahlreiche potenzielle Anwendungen im medizinischen Bereich und sogar in der Öl- und Gasindustrie.
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Bakterienfotografie
Mehr als vor 10 Jahren Christopher Voigt und sein MIT-Forschungsteam haben Escherichia Coli E. coli -Bakterienkulturen entwickelt, um Schwarzweiß-Fotonegative zu erzeugen, die Lichtmuster reflektieren, die auf die Bakterienschale scheinen. Die Forschung des Teams umfasste dann nur vier Gene um eine schwarze Pigmentierung zu erzeugen, wenn das Bakterium Licht wahrnimmt. Nach weiteren zehn Jahren haben Voigt und sein Team die gleiche Farbgenerierung durchgeführt, diesmal jedoch mit einer Reihe von 18 Gene, die farbenfrohe Bilder wie ein Fruchtstillleben, ein geometrisches Eidechsenmotiv und einen Sprung gezeigt haben Super Mario .
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Das Team kalibriert die E. coli-Bakterien auf Farbe registrieren durch Einbau von Genen, die spezifisch auf rotes, grünes oder blaues Licht reagieren. Sobald die entsprechende Lichtfarbe die 18 Gene aktiviert, liefern sie Signale an andere neu eingebaute Gene, die folglich sichtbares Pigment ähnlicher Farbe produzieren. Die Forscher haben diese aufgebautEntwickelte Zellen, um einen Bakterienfilm zu erzeugen, der im Wesentlichen eine lebende fotografische Platte ist. Wenn die Bakterienkolonie auf der Platte einem hellen, farbenfrohen Lichtbild ausgesetzt wird, wandeln die Zellen ihre Farbe allmählich um, um dem Lichtspektrum zu entsprechen, das auf die Platte scheintBakterienfilm. Ungefähr 8 Stunden Die Erzeugung von Pigmenten ist erforderlich, um ein starkes Bild zu erzeugen.
"Wir betrachten es als eine Art Disco-Bakterium", Voigt sagte . "Sie können sich vorstellen, dass je nach den Aufgaben der Zellen unterschiedliche Blinklichter blinken."
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Bakterienanwendung
Die Erzeugung farbenfroher Bilder mit Bakterien geht über den Zweck des Forschungsteams hinaus, diese Art von Verfahren zu entwickeln. Dies ist besonders praktisch. Licht verwenden anstelle von chemischen Signalen, um die Bakterienaktivität aus der Ferne zu steuern, da sie sich leicht ausschalten lässt und die Kontrolle über den gesamten Prozess bietet.
"Mit Chemikalien geht das einfach nicht", sagte Voigt. "Es wäre sehr teuer und nur technisch herausfordernd".
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Der Prozess des Teams könnte auch verwendet werden um eine verbesserte Kontrolle der in Fermentern gezüchteten Bakterien zu ermöglichen, um lebenswichtige Medikamente, Antikörper und Materialien zu verdauen. Darüber hinaus könnte das Licht verwendet werden, um lebende Biomaterialien wie Gewebe und Organe für die Transplantation zu formen oder zu formen.
In Wirklichkeit sind E. coli-Bakterien von Natur aus blind, selbst wenn sie konstruiert wurden. Sie können nur ein sehr vages Sehvermögen haben. "Es sind zwei Komponenten erforderlich, um zu sehen", erklärt Voigt. "Eine besteht darin, das Licht zu erfassen und die zweite darin, es auf irgendeine Weise zu interpretieren. Auf einer grundlegenden Ebene reagieren Sie also und berechnen dann etwas als Antwort."
Voigts Prozess der lebenden Fotografie ist Teil eines umfangreicheren Projekts, um Bakterien mit neuen Fähigkeiten wie dem Abbau von Ölverschmutzungen und dem Einarbeiten zu versorgen. neue genetische Schaltkreise damit Fehler einfache Anweisungen von sensorischen Reizen verstehen und befolgen können.
Die Arbeit des Forschungsteams wurde veröffentlicht in Naturchemische Biologie .
Quellen : Der Wissenschaftler , neuer Wissenschaftler