Биотехнологический прорыв: от камуфляжа осьминогов к материалам будущего

Исследователи разработали новый высокоэффективный метод производства ксантомматина с помощью генетически модифицированных бактерий. Этот подход позволяет получать в 1000 раз больше пигмента по сравнению с предыдущими методами, решая давнюю проблему его масштабного синтеза. Технология открывает путь к созданию устойчивых материалов на природной основе для различных отраслей промышленности.
Биотехнологический прорыв: от камуфляжа осьминогов к материалам будущего
Изображение носит иллюстративный характер

Ксантомматин — это природный пигмент, отвечающий за способность головоногих моллюсков, таких как осьминоги, кальмары и каракатицы, мгновенно менять цвет кожи для маскировки. Несмотря на его уникальные свойства, его изучение и применение были сильно ограничены. Сбор пигмента из животных неэффективен, а традиционные лабораторные методы синтеза трудоемки и дают крайне низкий выход продукта.

Исследование, опубликованное в научном журнале Nature Biotechnology, возглавила Лия Бушин, химический биолог и специалист по химии природных соединений из Стэнфордского университета. Команда, получившая федеральное финансирование, смогла заставить одну-единственную бактерию производить ксантомматин в промышленных масштабах, преодолев естественное сопротивление микроорганизмов синтезировать незнакомые им вещества.

Ключевая инновация заключается в создании самоподдерживающейся метаболической петли. Ученые генетически спроектировали бактерию таким образом, что ее выживание и рост стали напрямую зависеть от производства двух химических веществ: ксантомматина и муравьиной кислоты. Муравьиная кислота в этой системе служит топливом, обеспечивающим рост клеточной культуры.

Таким образом, был запущен замкнутый цикл: если бактерия прекращает производить ксантомматин, она одновременно перестает вырабатывать и муравьиную кислоту, что лишает ее источника энергии и останавливает ее рост. Эта биологическая «уловка» заставляет микроорганизм непрерывно и эффективно синтезировать целевой пигмент для собственного выживания.

Открытие имеет значительные последствия для химии, биологии и материаловедения. Потенциальные области применения ксантомматина включают создание натуральных солнцезащитных средств в косметике, разработку новых видов красок и производство высокочувствительных сенсоров. Исследователь Мур отметил, что этот подход позволяет проектировать материалы, вдохновленные природой, которые будут полезнее для людей и планеты.

Коммерческий интерес к технологии уже проявили крупные игроки. Команда Лии Бушин изучает возможности сотрудничества с косметической компанией для разработки продуктов на основе ксантомматина. Кроме того, заинтересованность в новом методе выразило Министерство обороны США, что указывает на его потенциальное применение в технологиях маскировки. Авторы утверждают, что их методология может быть адаптирована для производства и других ценных химических веществ, помогая промышленности перейти от материалов на основе ископаемого топлива к устойчивым природным альтернативам для удовлетворения потребностей глобального населения в 8 миллиардов человек.


Новое на сайте

20066[b]Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение?[/b] 20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка