Přes svůj vztah k nakaženému salátu a potenciálně život ohrožujícím infekcím je kmen bakterií Escherichia coli obvykle neškodný - a překvapivě všestranný. Jak Ryan F. Mandelbaum referuje o Gizmodu, tým italských vědců nedávno vydělával na plaveckých schopnostech E. coli (bakterie mohou závodit na vzdálenosti 10krát větší než jejich délka za jednu sekundu), aby vytvořily milimetrickou repliku nejslavnější práce světa umění, „Mona Lisa“ Leonarda da Vinciho.
Výzkum vědců, nově podrobně popsaný v programu eLife, se točí kolem bičíku nebo ocasu E. coli. Tento nepatrný motor pohání bakteriální pohyb, což jim umožňuje vytvářet odlišné vzory a lze jej ovládat pomocí proteinu citlivého na světlo zvaného proteorhodopsin.
Ačkoli se protein obvykle vyskytuje v bakteriích žijících v oceánu, Dyllan Furness z Digital Trends 'píše, že tým použil genetické inženýrství k jeho zavedení do kmenů E. coli a dalších bakterií. Tyto modifikované bakterie, které již nebyly závislé na kyslíku, aby podporovaly jejich plavání, vypadaly na světlo, aby vedly jejich pohyby.
"Podobně jako chodci, kteří zpomalí svou rychlost chůze, když narazí na dav nebo automobily uvízlé v provozu, bakterie plavání stráví více času v pomalejších regionech než v těch rychlejších, " vedoucí autor Giacomo Frangipane, fyzik na University of Řím v Itálii uvedl ve svém prohlášení: „Chtěli jsme tento jev využít k tomu, abychom zjistili, zda bychom koncentraci bakterií mohli tvarovat pomocí světla.“
Aby vytvořili svůj mini „Mona Lisa“, vědci promítli negativní obraz renesančního mistrovského díla na „jeviště“, ve kterém jsou umístěny bakterie. Podle Gizmodova Mandelbauma se pomalu se pohybující E. coli zhroutila do oblastí přijímajících méně světla, zhlukovala se a produkovala husté vzory, které se objevují jako tmavší oblasti finálního portrétu. Rychleji se pohybující bakterie na druhé straně přijímaly více světla a pohybovaly se dál od sebe, čímž vytvářely světlejší odstíny portrétu.
"Pokud chceme" malovat "bílou mrtvici - kde bakterie je barva - musíme snížit rychlost bakterií lokálně snižující intenzitou světla v této oblasti, aby bakterie zpomalily a akumulovaly se tam, " studuje spoluautor Roberto Di Leonardo, fyzik také na univerzitě v Římě, vypráví Furness pro digitální trendy.
Zrychlená verze timelapse (Frangipane et al) Přestože E. coli vytvořila rozpoznatelné ztvárnění da Vinciho malby, bakterie zažily zpožděné reakce na změny světla, což podle tiskové zprávy vedlo k tomu, že výsledný obraz byl rozmazaný. Aby se tento problém napravil, tým nastavil projekci na 20sekundovou smyčku, což jim umožnilo průběžně porovnávat bakteriální formace s požadovaným výsledkem. Výsledek: „fotokinetická“ bakteriální buněčná vrstva schopná produkovat téměř dokonalé repliky černobílých obrázků.
Kromě opětovného vytvoření „Mona Lisa“ vedli vědci E. coli k portrétu obličeje, který se během pěti minut změnil z podoby Alberta Einsteina na podobu Charlese Darwina.
Přestože jsou tyto umělecké exploity působivé, Di Leonardo poznamenává, že nejsou konečným cílem výzkumu týmu: Místo toho vědci doufají, že geneticky modifikované bakterie využijí jako mikroskopické stavební kameny.
"Ve fyzických a inženýrských aplikacích by tyto bakterie mohly být použity jako biologicky rozložitelný materiál pro optický 3D tisk sub milimetrových mikrostruktur, " vysvětluje Di Leonardo Furness. "Na druhé straně by dynamická kontrola bakterií mohla být využita pro biomedicínské aplikace in vitro pro izolaci, třídění a transport větších buněk pro analytické nebo diagnostické účely na úrovni jedné buňky uvnitř miniaturizovaných laboratoří."
