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Forscher Ingenieur E. coli Bakterien, um Bilder von Super Mario zu produzieren


Ein Forscherteam unter der Leitung von Christopher Voigt vom Massachusetts Institute of Technology hat erfolgreich E. coli-Bakterien entwickelt, um farbenfrohe Bilder zu emittieren. Der komplizierte Prozess des Teams ist beispiellos und hat zahlreiche potenzielle Anwendungen im medizinischen Bereich und sogar in der Öl- und Gasindustrie.

[Bildquelle: Felice Frankel über NewScientist]

Bakterienfotografie

Vor mehr als 10 Jahren haben Christopher Voigt und sein MIT-Forschungsteam Escherichia Coli (E. coli) -Bakterienkulturen entwickelt, um Schwarz-Weiß-Fotonegative zu erzeugen, die Lichtmuster reflektieren, die auf die Bakterienschale scheinen. Die Forschung des Teams umfasste dann nur vier Gene, um eine schwarze Pigmentierung zu erzeugen, wenn die Bakterien Licht wahrnehmen. Nach weiteren zehn Jahren haben Voigt und sein Team die gleiche Farbgenerierung durchgeführt, diesmal jedoch mit einer Reihe von 18 Gene, die farbenfrohe Bilder wie ein Fruchtstillleben, ein geometrisches Eidechsenmotiv und einen springenden Super Mario hervorgebracht haben.

[Bildquelle: Natur]

Das Team kalibriert die E. coli-Bakterien, um die Farbe zu registrieren, indem Gene eingebaut werden, die spezifisch auf rotes, grünes oder blaues Licht reagieren. Sobald die entsprechende helle Farbe die 18 Gene aktiviert, liefern sie Signale an andere neu eingebaute Gene, die folglich sichtbares Pigment einer ähnlichen Farbe erzeugen. Die Forscher bauten diese manipulierten Zellen auf, um einen Bakterienfilm zu erzeugen, der im Wesentlichen eine lebende fotografische Platte ist. Wenn die Bakterienkolonie auf der Platte einem hellen, farbenfrohen Lichtbild ausgesetzt wird, wandeln die Zellen ihre Farbe allmählich um, um dem Lichtspektrum zu entsprechen, das auf den Bakterienfilm scheint. Etwa 8 Stunden der Pigmenterzeugung ist erforderlich, um ein starkes Bild zu erzeugen.

"Wir betrachten es als eine Art Disco-Bakterium", sagte Voigt. "Sie können sich vorstellen, dass je nach den Aufgaben der Zellen unterschiedliche Lichtblitze auftreten."

[Bildquelle:Felice Frankel über NewScientist]

Bakterienanwendung

Die Erzeugung farbenfroher Bilder mit Bakterien liegt außerhalb des Ziels des Forscherteams, diese Art von Prozess zu entwickeln. Es ist besonders praktisch, Licht anstelle von chemischen Signalen zu verwenden, um die Bakterienaktivität aus der Ferne zu steuern, da es leicht auszuschalten ist und die Kontrolle über den gesamten Prozess bietet.

"Mit Chemikalien geht das einfach nicht", sagte Voigt. "Es wäre sehr teuer und nur technisch herausfordernd".

[Bildquelle: Natur]

Das Verfahren des Teams könnte auch verwendet werden, um eine verbesserte Kontrolle der in Fermentern gezüchteten Bakterien zu ermöglichen, um lebenswichtige Medikamente, Antikörper und Materialien zu verdauen. Darüber hinaus könnte das Licht verwendet werden, um lebende Biomaterialien wie Gewebe und Organe für die Transplantation zu formen oder zu formen.

In Wirklichkeit sind E. coli-Bakterien von Natur aus blind, selbst wenn sie hergestellt werden. Sie können nur ein sehr vages Sehvermögen haben. "Es braucht zwei Komponenten, um zu sehen", erklärte Voigt. "Eine besteht darin, das Licht zu spüren und die zweite darin, es auf irgendeine Weise zu interpretieren. Auf einer grundlegenden Ebene reagieren Sie also und berechnen dann etwas als Antwort."

Der lebende Fotografieprozess von Voigt ist Teil eines umfangreicheren Projekts, mit dem Bakterien mit neuen Fähigkeiten wie dem Abbau von Ölverschmutzungen und der Integration neuer genetischer Schaltkreise ausgestattet werden sollen, mit denen Fehler einfache Anweisungen von sensorischen Reizen verstehen und befolgen können.

Die Arbeit des Forschungsteams wurde in veröffentlicht Naturchemische Biologie.

Quellen: Der Wissenschaftler,Neuer Wissenschaftler

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