Осьминоги, кальмары и каракатицы обладают завораживающей способностью менять цвет кожи, чтобы маскироваться в окружающей среде. Эта уникальная способность обусловлена несколькими биологическими процессами, в которых участвует природный пигмент, называемый ксантомматином.
Различные отрасли промышленности заинтересованы в использовании ксантомматина в таких продуктах, как краска и натуральные солнцезащитные кремы. Однако изучение этого пигмента было затруднено. Сбор ксантомматина из животных не очень эффективен, а традиционные лабораторные методы трудоёмки и низкопроизводительны.
Теперь группа исследователей нашла способ производить ксантомматин в 1000 раз больше, чем при использовании предыдущих подходов — с помощью одной бактерии. Хотя это может показаться излишним, достижение имеет большое значение для широкого спектра областей: от биологии животных и химии до косметики и военной промышленности.
«Нам нужен был совершенно новый подход к решению этой проблемы», — сказала Лия Бушин, химический биолог и химик натуральных продуктов в Стэнфордском университете. Бушин — ведущий автор исследования, недавно опубликованного в журнале Nature Biotechnology. «По сути, мы придумали способ заставить бактерии производить больше нужного нам материала».
Обычно микробы сопротивляются использованию своих основных ресурсов для создания чего-то незнакомого, не манипулируя при этом своими генами. Чтобы решить эту проблему, Бушин и её коллеги связали производство ксантомматина с выживанием бактерии. Они начали с генетически модифицированной бактерии, которая могла жить, только если производила ксантомматин и другое химическое вещество — муравьиную кислоту, которая питает рост клетки.
«Большие количества ранее редкого материала, такого как ксантомматин, позволяют учёным исследовать его свойства множеством способов в качестве антиоксиданта, пигмента или материала для изменения цвета во многих типах продуктов», — говорит Брэдли Мур, старший автор исследования и морской химик, работающий в Калифорнийском университете в Сан-Диего и в океанографии Скриппса. «Мы уже изучаем возможности сотрудничества с косметической компанией и исследуем другие практические применения, такие как краски и датчики».
По словам команды, Министерство обороны США также проявило интерес. Авторы исследования утверждают, что их метод может работать и с другими химическими веществами, что, возможно, поможет отраслям перейти от материалов на основе ископаемого топлива к альтернативам на основе природных ресурсов.
«В будущем люди захотят переосмыслить то, как мы производим материалы, чтобы поддерживать наш синтетический образ жизни 8 миллиардов человек на Земле», — заключил Мур в своём заявлении. «Благодаря государственному финансированию мы открыли многообещающий новый путь для создания материалов, вдохновлённых природой, которые будут более полезны для людей и планеты».