Что-то заставляет бактерии переливаться яркими цветами: теперь мы знаем, что это

От меняющихся радуг до ослепительных металлических оттенков, многие существа на планете демонстрируют яркие оттенки. Однако далеко не все из них обусловлены наличием соответствующего пигмента. В новом исследовании ученые наконец-то выяснили, что именно заставляет бактерии переливаться яркими цветами, пишет Science Alert.

Новая работа проведена учеными под руководством биоинформатика из Утрехтского университета Адерта Зомера. В своей работе ученые смогли определить гены, позволяющие бактериям использовать это яркое явление.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В то время как цвета, излучаемые пигментами, являются оставшимися частями видимого спектра света, которые не поглощаются, структурные цвета возникают из-за того, как свет интерферирует при отражении. Проекция света зависит от того, как мелкомасштабные структуры на поверхности материала направляют свет, заставляя некоторые длины волн объединяться или напротив — нейтрализоваться. Фактически, то, что видит наблюдатель, меняется в зависимости от угла обзора, вызывая резкие изменения интенсивности цвета или радужные переходы цвета.

В оде исследования ученые изучили отдельные микробы, такие как морская бактерия Marinobacter alginolytica. Команда обнаружила, что они могут действовать как наноструктуры, координируясь друг с другом, чтобы формировать колонии по точному шаблону, позволяющему отражать определенные длины волн.

По словам Зомера, они обнаружили, что бактериальные колонии со структурным цветом представляют собой живые наноструктуры, манипулирующие светом. Более того, им с командой удалось идентифицировать несколько молекулярных путей, связанных с процессом их создания.

В ходе своей работы команда сравнила 87 штаммов бактерий, способных образовывать структурно окрашенные колонии, с 30 бесцветными штаммами. Далее ученые использовали ИИ и исследовали 250 000 бактериальных геномов и 14 000 образцов окружающей среды, что помогло увидеть, какие бактерии обладают структурным цветом.

Любопытно, но структурный цвет появился даже у бактерий, которые живут там, где нет света для отражения. По словам соавтора исследования, вирусного эколога из Йенского университета Баса Дутиля, они с коллегами обнаружили, что гены, отвечающие за структурный цвет, в основном встречаются в океанах, а также пресной воде и особенных местах обитания, например, приливных зонах и глубоководных районах. В то же время микробы в связанных с хозяином местообитаниях, например, таких, как человеческий микробиом, демонстрируют очень ограниченный структурный цвет.

Исходя из того, что структурный цвет появляется в глубинах океана, ученые пришли к выводу, что задействованные наноструктуры, вероятно, служат биологическим процессам, а не ослепляют наблюдателей. Команда полагает, что структурный цвет, вероятно, также мог развиться у бактерий просто как побочный эффект того, как бактерии организуются в свои колонии.

Предполагается, что понимание того, как природа создает структурные цвета, позволит нам разработать более экологически чистые материалы с более стойкими цветами и другими, необходимыми свойствами.