鲜艳的细菌可用于“种植”油漆和涂料

研究人员已经解开了自然界中一些最亮和最鲜艳的颜色背后的遗传密码。该论文发表在PNAS期刊上，是对蝴蝶翅膀和孔雀羽毛中结构颜色遗传学的首次研究，并为各种结构色彩生物的遗传研究铺平了道路。

该研究是剑桥大学和荷兰公司Hoekmine BV的合作，展示了遗传学如何改变某些类型的鲜艳细菌的颜色和外观。结果为大规模生产纳米结构材料开辟了收获这些细菌的可能性：例如，可生物降解的无毒涂料可以“生长”而不是制成。

黄杆菌是一种细菌，它们在菌落中堆积在一起，产生明显的金属色，这种色彩不是来自颜料，而是来自它们的内部结构，它反射某些波长的光。然而，科学家仍然对这些错综复杂的结构是如何通过自然界进行基因工程感到困惑。

“对于结构着色的基因进行绘图以便进一步了解纳米结构在自然界中的设计至关重要，”来自剑桥化学系的第一作者Villads Egede Johansen说。“这是支撑结构颜色的基因的第一次系统研究 - 不仅在细菌中，而且在任何生命系统中。”

研究人员将遗传信息与野生型和突变细菌菌落的光学特性和解剖结构进行了比较，以了解基因如何调节菌落的颜色。

通过遗传改变细菌，研究人员改变了它们的尺寸或移动能力，这改变了殖民地的几何形状。通过改变几何形状，他们改变了颜色：他们在从蓝色到红色的整个可见范围内改变了殖民地的原始金属绿色。他们还能够创造出较暗的颜色或使颜色完全消失。

“我们绘制了几个具有以前未知功能的基因，并将它们与菌落的自组织能力和颜色相关联，”资深作者Hoekmine BV首席执行官Colin Ingham博士说。

“从应用的角度来看，这种细菌系统使我们能够实现可调节的生物光子结构，可以大量复制，避免使用传统的纳米制造方法，”剑桥大学化学系的共同资深作者Silvia Vignolini博士说。“我们发现使用这种细菌菌落作为光子色素的潜力，可以很容易地优化，以改变外部刺激下的着色，并可以与其他生物组织相互作用，从而适应不同的环境。未来我们对可生物降解的涂料开放汽车和墙壁 - 只需简单地增加我们想要的颜色和外观!“