با استفاده از مهندسی ژنتیک، باکتری‌ها شاهکاری میکروسکپی خلق کرده‌اند

دانشمندان از با کمک مهندسی ژنتیکی از نوعی باکتری برای بازسازی یک شاهکار در مقیاس میکروسکوپی استفاده نمودند. با مهندسی باکتری E.coli برای پاسخ به نور، آنها باکتری‌ها را مانند هواپیماهای بدون سرنشین کوچک به سمت الگوهایی که مونالیزا لئوناردو داوینچی را تصویر می‌کشید، هدایت کردند. این عمل برای به رسمیت شناختن در جامعه‌ی هنری نیست و چیزی بیشتر از آن است. در عوض، محققان می‌خواهند نشان دهند که این موجودات مهندسی شده گاهی اوقات می‌توانند به عنوان “microbricks” و پروانه‌های زنده مورد استفاده قرار گیرند.

روبرتو دی لئوناردو، پروفسور دانشگاه رم که در این پروژه مشغول به کار بوده، گفت:

از دیدگاه فیزیکدان، باکتری‌ها، ماشین‌های بسیار کوچک خودکار هستند. ما در حال بررسی راه‌های بالقوه‌ای هستیم که بتوان از این ربات‌های فوق العاده با کمک محرک‌های خارجی فیزیکی نظیر نور، به منظور بهره برداری از نیروی آنها برای حمل و نقل، دستکاری سیستم‌های میکروسکوپی در آزمایشگاه‌های کوچک و در یک تراشه استفاده نمود.

هنگامی‌ که مهارت‌های شنا کردن براساس وزن در نظر گرفته می‌شود ، مایکل فلپس در مقابل این باکتری مانند یک فرد آماتور است. با استفاده از پروانه‌هایی که توسط یک موتور زنده ساخته می‌شود، باکتری E. coli می‌تواند در درون مایعات مسافت‌های طولانی را تنها در یک ثانیه طی کند. اگرچه سوخت آنها معمولا اکسیژن است، اما دانشمندان اخیرا یک پروتئین را کشف نموده‌اند که به باکتری‌های اقیانوس اجازه می‌دهد تا از نور تغذیه کنند. آنها با استفاده از مهندسی ژنتیک، این صفات را به دیگر باکتری‌هایی مانند E. coli منتقل کرده‌اند.

با تغییر ژنتیکی E. coli و استفاده از خواص فیزیکی باکتری، دی. لئوناردو و همکارانش قادر به استفاده از الگوهای نور جهت هدایت باکتری‌ها به سوی تکرار شاهکار رنسانس بودند.
دی لئوناردو توضیح داد:

باکتری‌های شناگر، بسیار شبیه به خودروها در ترافیکی شهری هستند، در مناطقی که سرعت آنها کاهش می‌یابد، جمع می‌شوند. بنابراین اگر بخواهیم یک نقطه را به رنگ سفید دربیاوریم – که در آن باکتری رنگ مورد نظر است – ما باید سرعت باکتری‌ها را با کاهش شدید نور در این منطقه پایین بیاوریم تا باکتری‌ها در ان نقطه انباشته شوند.

در این پژوهش، محققان یک نگاتیو از مونالیزا را به وجود آوردند که باعث تقلید باکتری حساس نور از این پرتره‌ی نمادین می‌شد. آنها همچنین E.coli مهندسی شده را وادار به تغییر تصویر از چهره‌ی آلبرت انیشتین به چارلز داروین شدند.

بازسازی چهره‌های شخصیت‌های مشهور بسیار چشمگیر است، اما دی لئوناردو امیدوار است این مطالعه بتواند برخی از نوآوری‌های دنیای واقعی را تحریک کند. به عنوان مثال، با استفاده از نور به عنوان راهنما، محققان ممکن است قادر به استفاده از باکتری‌ها به عنوان بلوک‌های ساختمانی و پروانه برای دستگاه‌های میکروسکوپی باشد.

دی لئوناردو گفت:

در برنامه‌های کاربردی فیزیک و مهندسی، این باکتری‌ها می‌توانند به عنوان یک ماده زیست تخریب پذیر برای چاپ سه بعدی نوری از میکروارگانیسم‌های میلیمتری مورد استفاده قرار گیرند. از سوی دیگر، کنترل پویای باکتری‌ها می‌تواند برای کاربردهای بیولوژیکی درون‌کشتگاهی برای جداسازی، مرتب سازی و حمل و نقل سلول‌های بزرگ‌تر برای اهداف تحلیلی یا تشخیصی در سطح تک سلولی در داخل آزمایشگاههای مینیاتوری مورد استفاده قرار گیرد.

مقاله‌ای در مورد این تحقیق در مجله eLife منتشر شده است.