Til tross for at den er assosiert med infisert salat og potensielt livstruende infeksjoner, er Escherichia coli-bakteriestammen vanligvis ufarlig - og overraskende allsidig. Som Ryan F. Mandelbaum rapporterer for Gizmodo, kapitaliserte et team av italienske forskere nylig E. colis svømmeferdigheter (bakteriene kan rase over avstander 10 ganger lengden på bare ett sekund) for å produsere en millimetrisk kopi av verdens mest berømte verk av kunst, Leonardo da Vincis "Mona Lisa."
Forskernes forskning, nylig detaljert i eLife, dreier seg om E. colis flagellum eller hale. Denne minuscule motoren fremmer bakterienes bevegelse, slik at de kan danne forskjellige mønstre, og kan kontrolleres ved hjelp av et lysfølsomt protein kalt proteorhodopsin.
Selv om proteinet vanligvis finnes i havboende bakterier, skriver Digital Trends 'Dyllan Furness at teamet brukte genteknologi for å introdusere det for E. coli og andre bakteriestammer. Disse modifiserte bakteriene så ikke lenger avhengige av oksygen for å bensinføre svømmingene sine, for å lede bevegelsene deres.
"Mye som fotgjengere som bremser ganghastigheten når de møter en mengde, eller biler som sitter fast i trafikken, vil svømmende bakterier tilbringe mer tid i tregere regioner enn i raskere, " leder hovedforfatter Giacomo Frangipane, fysiker ved University of Roma i Italia, sa i en uttalelse: "Vi ønsket å utnytte dette fenomenet for å se om vi kunne forme konsentrasjonen av bakterier ved bruk av lys."
For å lage minien "Mona Lisa", projiserte forskerne et negativt bilde av renessansemesterverket på en "scene" som huser bakteriene. I følge Gizmodos Mandelbaum strømmet saktere E. coli til områder som mottok mindre lys, trengte hverandre og produserte tette mønstre som fremstår som de mørkere områdene i det endelige portrettet. Raskere bevegelige bakterier fikk derimot mer lys og beveget seg lenger fra hverandre, og genererte portrettets lysere nyanser.
"Hvis vi ønsker å" male "et hvitt slag - der bakterier er malingen - må vi redusere hastigheten på bakterier ved å redusere lysintensiteten lokalt i det området, slik at bakterier bremser og akkumuleres der, " studerer medforfatter Roberto Di Leonardo, fysiker også ved Universitetet i Roma, forteller Digital Trends 'Furness.
En fremskyndet versjon av timelapse (Frangipane et al) Selv om E. coli produserte en gjenkjennelig gjengivelse av da Vincis maleri, opplevde bakteriene forsinkede svar på variasjoner i lys, noe som førte til at det endelige bildet ble uklart, ifølge en pressemelding. For å rette opp dette problemet, satte teamet projeksjonen sin på en 20 sekunders sløyfe, slik at de kontinuerlig kunne sammenligne bakterieformasjonene med ønsket resultat. Resultatet: et "fotokinetisk" bakteriecellag som er i stand til å produsere nesten perfekte kopier av svart-hvitt-bilder.
I tillegg til å gjenskape “Mona Lisa”, ledet forskerne E. coli til et ansiktsmorfert portrett som forvandlet seg fra en likhet av Albert Einstein til den av Charles Darwin på bare fem minutter.
Mens disse kunstneriske utnyttelsene er imponerende, konstaterer Di Leonardo at de ikke er sluttmålet med teamets forskning: I stedet håper forskerne å bruke genmodifiserte bakterier som mikroskopiske byggesteiner.
"I fysikk og ingeniørfag kan disse bakteriene brukes som et biologisk nedbrytbart materiale for optisk 3D-utskrift av sub-millimeter mikrostrukturer, " forklarer Di Leonardo til Furness. "På den annen side kan dynamisk kontroll av bakterier utnyttes til in vitro biomedisinske anvendelser for å isolere, sortere og transportere større celler for analyse eller diagnostiske formål på encelle nivå i miniaturiserte laboratorier."
