Huolimatta yhteydestään pilaantuneisiin salaatteihin ja mahdollisesti hengenvaarallisiin infektioihin, Escherichia coli -bakteerikanta on yleensä vaaraton ja yllättävän monipuolinen. Kuten Ryan F. Mandelbaum raportoi Gizmodo-palvelusta, italialaisten tutkijoiden ryhmä hyötyi äskettäin E. colin uintitaidoista (bakteerit voivat kilpailla etäisyyksiä 10 kertaa niiden pituus vain yhdessä sekunnissa) tuottamaan millimetrinen kopio maailman tunnetuimmasta teoksesta taidetta, Leonardo da Vinci ”Mona Lisa”.
Tutkijoiden tutkimus, äskettäin yksityiskohtaisesti julkaisussa eLife, kiertää E. colin flagellumin tai hännän ympärillä. Tämä pienimuotoinen moottori ajaa bakteerien liikkumisen, mahdollistaen niiden muodostaa selkeät kuviot, ja sitä voidaan hallita valoa herkän proteiinin, nimeltään proteorhodopsiini, avulla.
Vaikka proteiinia esiintyy tyypillisesti valtameressä asuvissa bakteereissa, Digital Trends 'Dyllan Furness kirjoittaa, että joukkue käytti geenitekniikkaa esitelläkseen sitä E. coli- ja muille bakteerikannoille. Nämä modifioidut bakteerit eivät enää olleet riippuvaisia hapesta polttaakseen uimaansa, mutta ne näyttivät valolta ohjatakseen liikkeitään.
"Aivan kuten jalankulkijat, jotka hidastavat kävelynopeuttaan kohdatessaan väkijoukkoja tai liikenteessä juuttuneita autoja, uimabakteerit viettävät enemmän aikaa hitaammilla alueilla kuin nopeammilla alueilla", johtaa kirjailija Giacomo Frangipane, fyysikko yliopistossa Rooma Italiassa, sanoi lausunnossaan. "Halusimme hyödyntää tätä ilmiötä nähdäksemme, voisimmeko muokata bakteerien pitoisuuksia valon avulla."
Luodakseen mini-Mona Lisensa tutkijat projisoivat negatiivisen kuvan renessanssin mestariteoksesta bakteereja pitävään "vaiheeseen". Gizmodon Mandelbaumin mukaan hitaammin liikkuva E. coli levisi alueille, jotka saivat vähemmän valoa, syrjäyttävät toisiaan ja tuottivat tiheitä kuvioita, jotka näkyvät lopullisen muotokuvan tummimpana alueena. Nopeammin liikkuvat bakteerit puolestaan saivat enemmän valoa ja siirtyivät kauempana toisistaan muodostaen muotokuvan vaaleammat sävyt.
"Jos haluamme" maalata "valkoisen aivohalvauksen - jossa bakteereja on maali -, meidän on vähennettävä bakteerien nopeutta vähentämällä paikallisesti valon voimakkuutta kyseisellä alueella, jotta bakteerit hidastuvat ja kerääntyvät sinne", tutkimuksen kirjoittaja Roberto Di Myös Rooman yliopiston fyysikko Leonardo kertoo Digital Trends 'Furness'ista.
Aikakatkaisun nopeutettu versio (Frangipane et al) Vaikka E. coli tuotti tunnistettavan leikkauksen da Vinci -maalauksesta, bakteerit kokivat viivästyneen reaktion valonvaihteluihin, jolloin lopullinen kuva muuttui epäselväksi, sanotaan lehdistötiedotteessa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi ryhmä asetti projektioansa 20 sekunnin silmukkaan, jotta he pystyivät jatkuvasti vertaamaan bakteerimuodostelmia haluttuun lopputulokseen. Tulos: ”fotokineettinen” bakteerisolukerros, joka pystyy tuottamaan melkein täydellisiä kopioita mustavalkoisia kuvia.
Sen lisäksi, että "Mona Lisa" oli luotu uudelleen, tutkijat ohjasivat E. colin kasvomorfisen muotokuvaksi, joka muuttui Albert Einsteinin ja Charles Darwinin samankaltaisuudesta vain viidessä minuutissa.
Vaikka nämä taiteelliset hyödyntämiset ovat vaikuttavia, Di Leonardo toteaa, että ne eivät ole ryhmän tutkimuksen päätavoite: Sen sijaan tutkijat toivovat hyödyntävänsä geneettisesti muunnettuja bakteereja mikroskooppisina rakennuspalikoina.
"Fysiikan ja tekniikan sovelluksissa näitä bakteereja voitaisiin käyttää biohajoavana materiaalina alle millimetrimikrorakenteiden optiseen 3D-tulostukseen", Di Leonardo selittää Furnessille. "Toisaalta bakteerien dynaamista ohjausta voitaisiin hyödyntää in vitro -lääketieteellisissä sovelluksissa isojen solujen eristämiseksi, lajittelemiseksi ja kuljettamiseksi analyysi- tai diagnosointitarkoituksia varten yksisolutasolla pienikokoisissa laboratorioissa."
