چگونه باکتری‌ها در رنگ‌های درخشان بدون رنگدانه می‌درخشند؟

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری برنا؛ محققان به رهبری آلدرت زومر، متخصص اطلاعات زیستی دانشگاه اوترخت، اکنون ژن‌هایی را مشخص کرده اند که به باکتری‌ها اجازه می‌دهد از این پدیده زنده نیز استفاده کنند.

در جایی که رنگ‌های ساطع شده توسط رنگدانه‌ها قسمت‌های باقی مانده از طیف نور مرئی هستند که جذب نمی‌شوند، رنگ‌های ساختاری از نحوه تداخل نور در هنگام بازتاب ایجاد می‌شوند.

رنگ‌های پیش بینی شده به این بستگی دارد که چگونه ساختار‌های کوچک در سطح یک نور مستقیم مواد، باعث می‌شود برخی از طول موج‌ها ترکیب یا لغو شوند. آنچه بیننده می‌بیند می‌تواند با توجه به زاویه دید خود تغییر کند و باعث تغییرات چشمگیر در شدت رنگ یا انتقال رنگ‌های رنگارنگ شود.

میکروب‌های فردی، مانند باکتری دریایی Marinobacter alginolyticus، می‌توانند به عنوان نانو ساختار عمل کنند و با یکدیگر هماهنگ شوند تا کلنی‌ها را در یک الگوی دقیق تشکیل دهند که به آنها اجازه می‌دهد طول موج‌های خاص را منعکس کنند.

زومر و تیم در مقاله خود نوشت: مستعمرات باکتریایی با رنگ ساختاری نانو ساختار‌های زنده‌ای هستند که نور را دستکاری می‌کنند و ما چندین مسیر مولکولی را شناسایی کرده ایم که با فرآیند تولید آنها مرتبط است.

محققان ژنوم‌های ۸۷ سویه باکتری را که می‌توانند کلنی‌های ساختاری رنگ را با ۳۰ سویه بی رنگ تشکیل دهند، مقایسه کردند تا اثر انگشت ژنتیکی این پدیده را پیدا کنند. با کمک مدل‌های هوش مصنوعی، تیم سپس ۲۵۰، ۰۰۰ ژنوم باکتریایی و ۱۴، ۰۰۰ نمونه محیطی را بررسی کرد تا ببیند چه باکتری‌های دیگری دارای رنگ ساختاری هستند.

به طرز شگفت انگیزی، رنگ ساختاری حتی در باکتری‌هایی ظاهر شد که در جایی زندگی می‌کنند که نور برای بازتاب وجود ندارد.

باس دوتیل، زیست شناس ویروسی دانشگاه ینا گفت: ما کشف کردیم که ژن‌های مسئول رنگ ساختاری عمدتا در اقیانوس‌ها، آب شیرین و زیستگاه‌های ویژه مانند مناطق بین مد و مد و مناطق عمیق دریا یافت می‌شوند. در مقابل، میکروب‌های زیستگاه‌های مرتبط با میزبان مانند میکروبیوم انسان رنگ ساختاری بسیار محدودی را نشان می‌دهند.

محققان توضیح دادند: این رنگ ساختاری در اعماق اقیانوس ظاهر می‌شود نشان می‌دهد که نانو ساختار‌های درگیر احتمالا به فرآیند‌های بیولوژیکی غیر از ناظران چشمگیر خدمت می‌کنند. به عنوان مثال، آنها ممکن است به عنوان ساختار‌های دفاعی در برابر ویروس‌ها عمل کنند یا به سلول‌ها کمک کنند تا به ذرات غذایی شناور متصل شوند یا رنگ ساختاری در باکتری‌ها حتی ممکن است فقط به عنوان یک اثر جانبی از چگونگی سازماندهی باکتری‌ها در کلنی‌های خود بوجود آمده باشد.

درک اینکه چگونه طبیعت رنگ‌های ساختاری ایجاد می‌کند می‌تواند به ما اجازه دهد تا مواد سازگار با محیط زیست را با رنگ‌های پایدار و سایر خواص مطلوب مانند رنگ سبک وزن برای هواپیما‌ها توسعه دهیم.

این تحقیق در pnas منتشر شده است.

انتهای پیام/