V živém "neonovém" nápisu blikají miliony bakterií

22.12. 08:00 | Autor:

Svítící bílkovina je navázána na biologické hodiny bakterií.

Tisíce bakteriálních kolonií a miliony jednotlivých buněk cvičí spartakiádní sestavu spojenou se světelnou show. Navzdory ohromnému počtu "cvičenců" se vše vejde na plochu dvou centimetrů čtverečních.

Biotechnologové z Kalifornské univerzity v San Diegu vložili do bakterií gen pro tvorbu fluorescenční bílkoviny, která po ozáření světlem o určité vlnové délce výrazně svítí. Bakterie ji produkují jen v určité fázi svého životního cyklu, protože se vědcům podařilo napojit její tvorbu na vnitřní biologické hodiny řídící aktivitu bakterií. A díky tomu, že dokázali synchronizovat biologické hodiny milionů bakterií, rozsvěcují se všechny zároveň.

Bakterie v rámci jedné kolonie se synchronizují pomocí molekul, které používají k chemické signalizaci. Uvolňují je do živného roztoku a jejich sousedky na ně reagují. Pro komunikaci mezi koloniemi by však byl takový proces příliš pomalý. Biologové proto bakterie "naučili" produkovat i plynný peroxid vodíku a svázali jeho tvorbu se syntézou svítící bílkoviny. Tak se jim podařilo synchronizovat mezi sebou i celé kolonie.

Blikání je na videu zrychleno. Ve skutečnosti se bakterie rozsvěcují v řádu desítek minut.

Takto se podařilo synchronizovat 60 milionů bakterií. Jsou součástí třinácti tisíc kolonií, z nichž každá funguje jako živý svítící pixel miniaturního displeje. Autoři metody, kteří o ní informují v on-line verzi časopisu Nature, demonstrovali její funkčnost vytvořením svítícího loga své univerzity tvořeného písmeny UCSD.

Logo Kalifornské univerzity v San Diegu tvořené svítícími bakteriemi.

Využití: živé senzory

Není to bezúčelné hraní. Tvorba "živého displeje" posloužila jen jako ukázka. Svítící bakterie by mohly najít využití například při kontrole stavu životního prostředí. Vědci z Kalifornské univerzity už vytvořili bakteriální senzor, který dokáže upozornit na přítomnost arzenu.

Čím vyšší je koncentrace jedovatého prvku, tím se životní funkce bakterií zpomalují a s tím nižší frekvencí se rozsvěcují. Intenzitu záření může hlídat jednoduchý detektor. Bylo by tak možno získat informace o časovém průběhu znečištění, které se jinak získávají poměrně obtížně.

Autoři metody uvažují i o využití při kontrole dalších těžkých prvků, organických toxických látek nebo patogenních organismů.

Foto: UC San Diego