Несмотря на свою связь с испорченным салатом и потенциально опасными для жизни инфекциями, штамм бактерий Escherichia coli обычно безвреден и удивительно универсален. Как сообщает Райан Ф. Мандельбаум для Gizmodo, группа итальянских исследователей недавно использовала навыки плавания E. coli (бактерии могут мчаться на расстояние в 10 раз больше длины за одну секунду), чтобы создать миллиметровую копию самой известной в мире работы искусство Леонардо да Винчи «Мона Лиза».
Исследования ученых, недавно детализированные в eLife, вращаются вокруг жгутика кишечной палочки или хвоста. Этот крошечный мотор стимулирует движение бактерий, позволяя им формировать четкие структуры, и может контролироваться с помощью светочувствительного белка, называемого протеородопсином.
Хотя белок обычно содержится в обитающих в океане бактериях, Диллан Фернесс из Digital Trends пишет, что команда использовала генную инженерию, чтобы внедрить его в E.coli и другие штаммы бактерий. Эти модифицированные бактерии больше не полагались на кислород в качестве топлива для плавания, и им казалось, что они руководят своими движениями.
«Как и пешеходы, которые замедляют скорость ходьбы, когда сталкиваются с толпой, или машины, застрявшие в пробке, плавающие бактерии будут проводить больше времени в более медленных регионах, чем в более быстрых», - говорит ведущий автор Джакомо Франджипане, физик из Университета Рим в Италии, говорится в заявлении: «Мы хотели использовать это явление, чтобы посмотреть, сможем ли мы изменить концентрацию бактерий с помощью света».
Чтобы создать свою мини-«Мона Лизу», исследователи спроецировали негативное изображение шедевра эпохи Возрождения на «сцену», в которой обитают бактерии. Согласно Мандельбауму Гизмодо, медленно двигающаяся кишечная палочка стекалась в области, получая меньше света, скучивая друг друга и создавая плотные узоры, которые выглядят как более темные области конечного портрета. С другой стороны, быстро распространяющиеся бактерии получали больше света и раздвигались дальше, создавая более светлые оттенки портрета.
«Если мы хотим« нарисовать »белый штрих, где бактерии - это краска, нам нужно уменьшить скорость бактерий путем локального уменьшения интенсивности света в этом регионе, чтобы бактерии замедлялись и накапливались там», - соавтор исследования Роберто Ди. Леонардо, физик из Римского университета, рассказывает о «Цифровых тенденциях».
Ускоренная версия timelapse (Frangipane и др.) Хотя кишечная палочка произвела узнаваемое воспроизведение картины да Винчи, бактерии испытывали замедленную реакцию на изменения света, что приводило к тому, что конечное изображение получалось размытым, сообщается в пресс-релизе. Чтобы исправить эту проблему, команда установила свой прогноз на 20-секундной петле, позволяя им постоянно сравнивать бактериальные образования с желаемым результатом. Результат: «фотокинетический» слой бактериальных клеток, способный создавать почти идеальные копии черно-белых изображений.
Помимо воссоздания «Моны Лизы», исследователи привели E. coli к портрету с морфологическим изменением лица, который всего за пять минут превратился из изображения Альберта Эйнштейна в изображение Чарльза Дарвина.
Хотя эти художественные подвиги впечатляют, Ди Леонардо отмечает, что они не являются конечной целью исследований команды: вместо этого ученые надеются использовать генетически модифицированные бактерии в качестве микроскопических строительных блоков.
«В области физики и техники эти бактерии могут быть использованы в качестве биоразлагаемого материала для оптической 3D-печати микрометрических структур толщиной менее миллиметра», - объясняет Ди Леонардо Фернесс. «С другой стороны, динамический контроль бактерий может быть использован для биомедицинских применений in-vitro для выделения, сортировки и транспортировки более крупных клеток для анализа или диагностики на уровне отдельных клеток в миниатюрных лабораториях».
