De ce au recreat cercetătorii pigmenți de caracatiță în laborator?

Cercetătorii de la Universitatea California din San Diego (SUA) au anunțat că au reușit o performanță majoră în domeniul biomimeticii: au recreat pigmenți de caracatiță, cei care le oferă acestor animale abilitatea lor uimitoare de camuflare.

Cercetătorii au recreat pigmenți de caracatiță. Pigmentul, numit xantommatină, i-a fascinat de multă vreme pe oamenii de știință datorită proprietăților sale de schimbare a culorii, dar a fost extrem de dificil de reprodus în laborator până acum. Cercetătorii de la Institutul de Oceanografie Scripps din cadrul UC San Diego au dezvoltat o metodă prin care pot obține cantități mari de xantommatină folosind bacterii modificate genetic. Noul proces produce de până la o mie de ori mai mult pigment decât metodele tradiționale, reprezentând un pas important către o bioproducție sustenabilă.

• Ce se întâmplă în creierul oamenilor care folosesc Inteligența Artificială în fiecare zi?
• De ce unii oameni dispar fără explicații (ghosting explicat științific)

„Am dezvoltat o tehnică care ne permite, pentru prima dată, să fabricăm această substanță, xantommatina, direct într-o bacterie. Acest pigment natural este cel care le oferă caracatițelor și calmarilor puterea extraordinară de a se camufla, iar succesul nostru este doar începutul”, a declarat Bradley Moore, autorul principal al studiului și chimist marin la UC San Diego.

Oamenii de știință au recreat pigmenți de caracatiță în laborator

Xantommatina nu se găsește doar la cefalopode, ci și la insecte, oferind tonurile portocalii ale fluturilor monarh și nuanțele roșii ale libelulelor. Totuși, din cauza cantităților extrem de mici care puteau fi extrase din animale, pigmentul a fost dificil de studiat.

Pentru a depăși această limitare, echipa UC San Diego a creat un sistem biologic nou, numit „biosinteză cuplată cu creșterea”, care leagă direct supraviețuirea bacteriilor de producția pigmentului. Dacă bacteriile modificate nu reușesc să producă xantommatină, ele nu pot supraviețui. „A trebuit să concepem o abordare complet nouă. Practic, am găsit o metodă de a păcăli bacteriile să producă mai mult din materialul de care aveam nevoie”, a explicat Leah Bushin, autoare a studiului, acum profesoară la Universitatea Stanford (SUA).

De fiecare dată când bacteriile generează pigmentul, ele produc și acid formic, care le susține propria creștere, creând un ciclu autonom de producție la niveluri fără precedent. Pentru a optimiza și mai mult procesul, echipa a folosit roboți și algoritmi de învățare automată, în experimente coordonate de Adam Feist, profesor de bioinginerie la UC San Diego.

Invenția ar putea ajunge chiar și în produsele cosmetice

„Acest proiect oferă o imagine asupra viitorului, în care biologia va permite fabricarea sustenabilă a compușilor valoroși prin automatizare avansată și design computațional”, a declarat Feist.

În timp ce metodele anterioare produceau doar câteva miligrame de pigment pe litru, noul sistem oferă până la trei grame pe litru. Rezultatele vizibile au apărut aproape imediat, după ani de cercetare. „A fost una dintre cele mai bune zile din laborator. Când am văzut a doua zi că experimentul funcționează și produce cantități mari de pigment, am fost în extaz”, a mărturisit Bushin.

Descoperirea are potențialul de a transforma modul în care sunt create materialele biochimice, oferind o alternativă curată și eficientă la producția bazată pe combustibili fosili. Pigmentul ar putea fi folosit în viitor în cosmetice, cum ar fi cremele solare naturale, în dispozitive fotoelectronice, vopsele termosensibile, senzori de mediu și lacuri inteligente.

Departamentul Apărării al SUA și mai multe companii de produse cosmetice și-au manifestat deja interesul pentru tehnologie, potrivit Interesting Engineering.

Studiul a fost publicat în revista Nature Biotechnology.

Vă recomandăm să citiți și:

O nouă invenție te avertizează în timp real dacă te-ai supraexpus la Soare

O tehnologie alimentată de Soare ucide bacteriile și oferă apă potabilă sigură

Unde se găsește cel mai puternic câmp magnetic de pe Pământ? Are o intensitate de 1.000.000 Gauss

Incertitudinea cuantică a fost captată în timp real folosind impulsuri de lumină ultrascurte