På trods af sin tilknytning til plettet salat og potentielt livstruende infektioner er Escherichia coli-bakteriestammen normalt ufarlig - og overraskende alsidig. Som Ryan F. Mandelbaum rapporterer for Gizmodo, kapitaliserede et team af italienske forskere for nylig E. colis svømmefærdigheder (bakterierne kan kæmpe over afstande 10 gange deres længde på kun et sekund) for at fremstille en millimetrisk kopi af verdens mest berømte værk af kunst, Leonardo da Vincis "Mona Lisa."
Forskernes forskning, der netop er beskrevet i eLife, drejer sig om E. colis flagellum eller hale. Denne minuscule motor driver frem bakteriens bevægelse og gør det muligt for dem at danne forskellige mønstre og kan kontrolleres ved hjælp af et lysfølsomt protein kaldet proteorhodopsin.
Selv om proteinet typisk findes i havboende bakterier, skriver Digital Trends 'Dyllan Furness, at teamet brugte genteknologi til at introducere det til E. coli og andre bakteriestammer. Disse modificerede bakterier var ikke længere afhængige af ilt for at brænde deres svømmer, så de tog lys for at styre deres bevægelser.
”Ligesom fodgængere, der bremser deres ganghastighed, når de støder på en skare, eller biler, der sidder fast i trafikken, vil svømmende bakterier tilbringe mere tid i langsommere regioner end i hurtigere, ” siger hovedforfatter Giacomo Frangipane, fysiker ved University of Rom i Italien sagde i en erklæring, "Vi ønskede at udnytte dette fænomen for at se, om vi kunne forme koncentrationen af bakterier ved hjælp af lys."
For at skabe deres mini "Mona Lisa" projicerede forskerne et negativt billede af renæssancens mesterværk på en "scene", der huser bakterierne. Ifølge Gizmodos Mandelbaum strømmet langsomt bevægende E. coli til områder, der modtog mindre lys, trængte hinanden og producerede tæt mønster, der fremstår som de mørkere regioner i det endelige portræt. Hurtigere bevægende bakterier modtog på den anden side mere lys og bevægede sig længere fra hinanden og genererede portrætets lysere nuancer.
"Hvis vi ønsker at 'male' et hvidt slagtilfælde - hvor bakterier er malingen - skal vi sænke bakteriens hastighed ved lokalt at sænke lysintensiteten i det område, så bakterier bremser ned og ophobes der, " studerer medforfatter Roberto Di Leonardo, som også er fysiker ved Romuniversitetet, fortæller Digital Trends 'Furness.
En fremskyndet version af timelapse (Frangipane et al) Selvom E. coli producerede en genkendelig gengivelse af da Vincis maleri, oplevede bakterierne forsinkede reaktioner på variationer i lys, hvilket førte til, at det endelige billede blev sløret, ifølge en pressemeddelelse. For at rette op på dette problem satte teamet deres fremskrivning på en 20-sekunders sløjfe, hvilket gør det muligt for dem kontinuerligt at sammenligne bakterieformationer med det ønskede resultat. Resultatet: et "fotokinetisk" bakteriecellag, der er i stand til at producere næsten perfekte kopier af sort-hvide billeder.
Ud over at genskabe "Mona Lisa" guidede forskerne E. coli til et ansigtsmorfisk portræt, der forvandlede sig fra en lignelse af Albert Einstein til den af Charles Darwin på kun fem minutter.
Mens disse kunstneriske udbytter er imponerende, bemærker Di Leonardo, at de ikke er slutmålet for holdets forskning: I stedet håber forskerne at bruge genetisk modificerede bakterier som mikroskopiske byggesten.
"I fysik- og ingeniøranvendelser kunne disse bakterier bruges som et biologisk nedbrydeligt materiale til optisk 3D-udskrivning af sub-millimeter mikrostrukturer, " forklarer Di Leonardo til Furness. "På den anden side kunne dynamisk kontrol af bakterier udnyttes til in vitro biomedicinske anvendelser til isolering, sortering og transport af større celler til analyse eller diagnostiske formål på enkeltcelleplan i miniaturiserede laboratorier."
