Щось змушує бактерії переливатися яскравими кольорами: тепер ми знаємо, що це

Від мінливих веселок до сліпучих металевих відтінків, багато істот на планеті демонструють яскраві відтінки. Однак далеко не всі з них зумовлені наявністю відповідного пігменту. У новому дослідженні вчені нарешті з'ясували, що саме змушує бактерії переливатися яскравими кольорами, пише Science Alert.

Нова робота проведена вченими під керівництвом біоінформатика з Утрехтського університету Адерта Зомера. У своїй роботі вчені змогли визначити гени, що дають змогу бактеріям використовувати це яскраве явище.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Тоді як кольори, що випромінюються пігментами, є рештою видимого спектра світла, що не поглинаються, структурні кольори виникають через те, як світло інтерферує під час відбиття. Проєкція світла залежить від того, як дрібномасштабні структури на поверхні матеріалу спрямовують світло, змушуючи деякі довжини хвиль об'єднуватися або навпаки — нейтралізуватися. Фактично, те, що бачить спостерігач, змінюється залежно від кута огляду, викликаючи різкі зміни інтенсивності кольору або райдужні переходи кольору.

В оді дослідження вчені вивчили окремі мікроби, такі як морська бактерія Marinobacter alginolytica. Команда виявила, що вони можуть діяти як наноструктури, координуючись одна з одною, щоб формувати колонії за точним шаблоном, що дає змогу відбивати певні довжини хвиль.

За словами Зомера, вони виявили, що бактеріальні колонії зі структурним кольором являють собою живі наноструктури, які маніпулюють світлом. Ба більше, їм із командою вдалося ідентифікувати кілька молекулярних шляхів, пов'язаних із процесом їх створення.

Під час своєї роботи команда порівняла 87 штамів бактерій, здатних утворювати структурно забарвлені колонії, з 30 безбарвними штамами. Далі вчені використовували ШІ та досліджували 250 000 бактеріальних геномів і 14 000 зразків навколишнього середовища, що допомогло побачити, які бактерії мають структурний колір.

Цікаво, але структурний колір з'явився навіть у бактерій, які живуть там, де немає світла для відбиття. За словами співавтора дослідження, вірусного еколога з Єнського університету Баса Дутіля, вони з колегами виявили, що гени, відповідальні за структурний колір, здебільшого трапляються в океанах, а також у прісній воді та особливих місцях проживання, наприклад, приливних зонах і глибоководних районах. Водночас мікроби у пов'язаних із господарем місцезростаннях, наприклад, таких, як людський мікробіом, демонструють дуже обмежений структурний колір.

Виходячи з того, що структурний колір з'являється в глибинах океану, вчені дійшли висновку, що залучені наноструктури, ймовірно, служать біологічним процесам, а не засліплюють спостерігачів. Команда вважає, що структурний колір, ймовірно, також міг розвинутися у бактерій просто як побічний ефект того, як бактерії організовуються у свої колонії.

Передбачається, що розуміння того, як природа створює структурні кольори, дасть нам змогу розробити більш екологічно чисті матеріали зі стійкішими кольорами та іншими, необхідними властивостями.

Раніше Фокус писав про найстарішого жука на Землі: у чому секрет "старця" і чому люди не люблять його.