|
Воссоздают сверхспособности осьминога для людей
|
|
|
|
Головоногие моллюски обладают законной способностью изменять форму. Когда осьминог чувствует приближение хищника, он не пугается и не убегает от покрытого водорослями камня, вокруг которого он ползал. Он просто остается абсолютно неподвижным и превращается в часть скалы, пока угроза не минует.
|
|
|
|
В то время как некоторые структуры кожи головоногих моллюсков участвуют в том, чтобы заставить животное принимать форму и текстуру предметов в окружающей его среде, другие сосредоточены на цвете. Одна из причин, по которой эти существа могут менять цвет, как научно-фантастические монстры, заключается в биопигменте, известном как ксантоматин, антиоксиданте, получаемом из аминокислоты триптофана. Он содержится в хроматофорах животных — клетках, которые маскируют животных с помощью различных пигментов, включая каротиноиды и меланин, чтобы они соответствовали оттенкам и яркости фона.
|
|
|
|
Люди уже некоторое время ищут ксантоматин из-за его свойств изменять цвет, но его получение у настоящих головоногих моллюсков неэффективно, как и методы, которые ранее использовались для его воспроизведения в лаборатории. Однако теперь группа исследователей из лаборатории Мура в Калифорнийском университете в Сан—Диего и Центра биостойкости Фонда Ново Нордиск разработали более быстрый и экологичный способ синтеза этого почти волшебного соединения.
|
|
|
|
|
|
|
“Недавно ксантоматин был исследован в различных областях применения, начиная от дисплеев, изменяющих цвет, покрытий, красителей и средств защиты от ультрафиолета”, - сказала Лия Бушин, исследователь из Стэнфордского университета (ранее работавшая в Scripps Oceanography), которая возглавляла команду в исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Biotechnology. “Несмотря на это обещание, ксантоматин до сих пор не был произведен биосинтетическим путем на клеточной фабрике”.
|
|
|
|
Бушин и ее команда решили попытаться заставить микробы синтезировать пигмент. С этой целью бактерии Pseudomonas putida были генетически модифицированы, чтобы они зависели от формиата — метаболита, который они вырабатывают в процессе биосинтеза ксантоматина. Бактерии не смогли бы выжить, если бы не синтезировали триптофан в ксантоматин, так как без него у них не было бы формиата, который теперь был необходим им для роста. Оставленные на ночь в покое, бактерии были вынуждены вырабатывать ксантоматин в непрерывном цикле обратной связи и в итоге выработали в 1000 раз больше ксантоматина, чем любым другим способом, используемым в лаборатории.
|
|
|
|
Когда Бушин увидела, насколько эффективно бактерии, страдающие от нехватки формиата, производят ксантоматин, она оптимизировала процесс производства бактерий с помощью роботов, разработанных коллегой Адамом Файстом из Калифорнийского университета в Сан-Диего (который также является старшим научным сотрудником Центра биоустойчивости Фонда Novo Nordisk). Затем команда использовала биоинформатику для дальнейшего изучения того, какие генетические мутации P. putida приводят к наивысшему уровню эффективности и производительности. В итоге они не только получили значительное количество ксантоматина, но и использовали бактерии для его производства, что позволило получить живую окраску, которая, возможно, будет использована в будущих биоматериалах, более безопасных для планеты.
|
|
|
|
“В последние годы были разработаны живые биоматериалы, которые содержат живые клетки внутри полимерных материалов, реагирующих на внешние раздражители”, - сказали исследователи. “Благодаря оптоэлектронным свойствам ксантоматина мы изучаем его потенциал в качестве живого материала”.
|
|
|
|
Помимо своего наиболее очевидного применения в камуфляже, ксантоматин также привлекает внимание производителей красок, которые хотят создавать краски, меняющие цвет при различном освещении, а также косметических компаний, которые могли бы использовать его в минеральных солнцезащитных кремах для усиления защиты от ультрафиолетовых лучей. Это также может быть эффективно в гаджетах, таких как носимые солнечные датчики, которые меняют цвет при чрезмерном воздействии солнца. Прототипы всех этих биотехнологических приложений уже разрабатываются.
|
|
|
|
С помощью такой биоинженерной технологии люди вскоре смогут надевать куртку и превращаться точно так же, как головоногие моллюски (щупальца необязательны).
|
|
|
|
Источник
|
