الأخطبوطات ورأسيات الأرجل الأخرى موجودة سادة التمويه، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى الجلد المتغير اللون الذي يمكن أن يساعدهم على الاختفاء على ما يبدو في الخلفية. الآن، أبلغ الباحثون عن خطوة كبيرة نحو القدرة على إعادة إنشاء قوتهم الخارقة.

تمكن فريق بقيادة جامعة كاليفورنيا في سان دييغو من إنتاج صبغة رئيسية، الزانثوماتين، الموجودة في الجلد المخدر للعديد من رأسيات الأرجل بكميات كبيرة. حتى الآن، أثبت الزانثوماتين أنه من غير العملي جمعه من الحيوانات أو تصنيعه في المختبر.

الباحثون من الناحية الفنية لم يصنعوا الصباغ. لقد قاموا بهندسة البكتيريا الحيوية لتصنيعها، حيث قاموا بإقناع الميكروبات ليس فقط بإنتاج هذه المادة النادرة، ولكن للقيام بذلك بكفاءة غير مسبوقة، مما أدى إلى إنتاج ما يصل إلى 1000 مرة أكثر من الزانثوماتين مقارنة بالطرق السابقة.

متعلق ب: يمكن أن يكون التحول المذهل في ألوان الحبار هو المفتاح لتكنولوجيا الطاقة الشمسية عالية الكفاءة

يمكن أن يساعد الوصول بسهولة إلى الزانثوماتين في الجهود المبذولة لدراسة تمويه رأسيات الأرجل، مما قد يلقي ضوءًا جديدًا على هذه الأعجوبة الطبيعية – ويقدم أدلة حول كيفية اكتشاف تمويه رأسيات الأرجل. ساعدونا في تقليدها.

إلى جانب تعزيز سعي البشرية قوى الأخطبوط، فإن الدراسة الجديدة لها أيضًا آثار على فهمنا المتزايد للتصنيع الميكروبي. إذا كان من الممكن إقناع البكتيريا بالمثل إنتاج مواد كيميائية أخرى، يمكن أن يؤدي إلى ترقيات كبيرة من الممارسات الصناعية الحالية.

“لقد طورنا تقنية جديدة ساهمت في تسريع قدراتنا على صنع مادة، في هذه الحالة الزانثوماتين، في البكتيريا لأول مرة.” يقول مؤلف كبير برادلي مور، وهو كيميائي بحري في سكريبس لعلوم المحيطات وجامعة كاليفورنيا سان دييغو.

“هذا الصباغ الطبيعي هو ما يمنح الأخطبوط أو الحبار القدرة على التمويه – قوة خارقة رائعة – وإنجازنا في تطوير إنتاج هذه المادة هو مجرد قمة جبل الجليد” ، قال مور. يقول.

إطار الحدود = “0” سماح = “مقياس التسارع؛ التشغيل التلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ ة داخل ة؛ مشاركة الويب” Referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin”allowfullscreen>

إنتاجية عالية من البكتيريا المترددة، استخدموا طريقة جديدة يطلقون عليها اسم “التخليق الحيوي المقترن بالنمو”، والذي يحفز البكتيريا على إنتاج الكثير من الزانثوماتين عن طريق ربط بقائها بإنتاج الأصباغ.

“كنا بحاجة إلى نهج جديد كليا لمعالجة هذه المشكلة” يقول المؤلفة الرئيسية ليا بوشين، التي قادت الدراسة في مختبر مور في سكريبس لعلوم المحيطات.

“في الأساس، توصلنا إلى طريقة لخداع البكتيريا لإنتاج المواد التي نحتاجها.”

البكتيريا كائنات عملية، وهي لا تحب إهدار مواردها الضئيلة في صنع منتجات ليست ضرورية لبقائها على قيد الحياة.

لذا، قدمت بوشين وزملاؤها للبكتيريا عرضًا لا يمكنهم رفضه. لقد قاموا بهندسة الخلايا “المريضة” وراثيا، والتي لا يمكن أن تنمو إلا إذا استمرت في إنتاج مركبين: الزانثوماتين وحمض الفورميك.

كان الأخير بمثابة الوقود، وبما أن البكتيريا تصنع جزيءًا واحدًا من حمض الفورميك لكل جزيء صبغة جديد، فقد كان لديها ما يكفي من الوقود للنمو – طالما أنها تصنع الصباغ. ثم حافظت حلقة التغذية المرتدة هذه على إنتاج مكثف للأصباغ.

“لقد جعلنا الأمر بحيث يكون النشاط من خلال هذا المسار، المتمثل في صنع مركب الاهتمام، ضروريًا للغاية للحياة،” بوشين يقول. “إذا لم يصنع الكائن الحي الزانثوماتين، فلن ينمو.”

أنتجت هذه التقنية ما يصل إلى 3 جرام من الصبغة لكل لتر من الوسط. يقول الفريق إن هذا لا يبدو كثيرًا، لكنه أعلى بكثير من 5 ملليجرام لكل لتر التي يمكن الحصول عليها من الطرق الأخرى.

بمجرد توافر الظروف، لم يضطر الفريق إلى الانتظار طويلاً النتائج.

“لقد كان أحد أفضل أيامي في المختبر” بوشين يقول. “لقد قمت بإعداد التجربة وتركتها طوال الليل.

وعندما جئت في صباح اليوم التالي وأدركت أنها ناجحة وأنها تنتج الكثير من الأصباغ، شعرت بسعادة غامرة. لحظات مثل هذه هي السبب وراء قيامي بالعلم.”

علاوة على حلقة ردود الفعل التي تقود هذه الاستراتيجية، قام الباحثون بتحسين إبداعاتهم من خلال التطور المختبري التكيفي، واستخدموا أدوات المعلوماتية الحيوية لتحسين الكفاءة وتمكين الميكروبات من تصنيع الصباغ من مصدر غذائي واحد، مثل الجلوكوز.

وتشير النتائج إلى إمكانات هائلة لهذا المفهوم، كما يقول المؤلف المشارك آدم فيست، المهندس الحيوي في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو.

“يعطي هذا المشروع لمحة عن المستقبل حيث تمكن البيولوجيا من الإنتاج المستدام للمركبات والمواد القيمة من خلال الأتمتة المتقدمة، وتكامل البيانات، والتصميم القائم على الحساب،” فيست يقول.

“، نعرض كيف يمكننا تسريع الابتكار في مجال التصنيع الحيوي من خلال الجمع بين المهندسين وعلماء الأحياء والكيميائيين باستخدام بعض تقنيات هندسة الإجهاد الأكثر تقدمًا لتطوير منتج جديد وتحسينه في وقت قصير نسبيًا.”

ونشرت الدراسة فيالتكنولوجيا الحيوية الطبيعية.