Tämä bioteknologinen läpimurto on tehty Yhdysvalloissa. Se avaa uusia sovellutusmahdollisuuksia esimerkiksi elektroniikan ja kosmetiikan aloilla.
Mustekalojen naamioituminen on yksi eläinmaailman parhaiten tutkituista kyvyistä. Nyt se on innoittanut tutkijoita saavuttamaan bioteknologisen läpimurron, joka voi muuttaa ympäristöystävällisten materiaalien tuotannon.
Tekijät ovat tutkijoita Kalifornian yliopiston Scripps-oceanografian instituutista San Diegossa, Yhdysvalloissa.
He ovat onnistuneet kehittämään menetelmän, jolla voidaan tuottaa suuria määriä ksantomiinia – luonnollista pigmenttiä, joka vastaa mimikrystä pääjalkaisilla eläimillä, kuten mustekaloilla.
Tätä varten he käyttivät muunnettuja bakteereja, kuten heidän tutkimuksessaan Nature Biotechnology -lehdessä on kuvattu yksityiskohtaisesti.
Asiantuntijoiden mukaan saadut tulokset avaavat mahdollisuuden ottaa käyttöön tehokas ja ympäristöystävällinen vaihtoehto perinteisille prosesseille.
Ksantomiini antaa mustekaloille, kalmareille ja seepioille mahdollisuuden muuttaa ihonsa väriä sulautuakseen ympäristöönsä – selviytymisstrategia, joka kiinnostaa sekä tiedettä että teollisuutta.
Sen lisäksi, että tämä pigmentti toimii pääjalkaisilla, sitä on löydetty myös hyönteisistä, joissa se antaa monarkkiperhosen siiville oranssin ja keltaisen sävyn sekä sudenkorentojen ja kärpästen siiville syvän punaisen sävyn.
Xantomatinin saanti on kuitenkin ollut historiallisesti rajoitettua: sen uuttaminen eläimistä ei ole kannattavaa suuressa mittakaavassa, ja perinteiset kemialliset menetelmät tuottavat hyvin alhaisen saannon, mikä on vaikeuttanut sen tutkimusta ja käyttöä.
Bradley Mooren johtama ryhmä sekä kansainväliset asiantuntijat, mukaan lukien Adam Feist Novo Nordisk -säätiön biokestävyyskeskusesta Tanskasta, ovat ylittäneet tämän esteen bakteerien muuntamisen avulla.
Tutkijat kehittivät ”kasvuun liittyvän biosynteesilenkin”, järjestelmän, jossa bakteerien selviytyminen riippuu niiden kyvystä tuottaa ksantomaattia ja muurahaishappoa, orgaanista kemiallista yhdistettä.
Jokaista tuotettua pigmenttimolekyyliä kohti solu tuottaa yhden formiaattimolekyylin, joka puolestaan stimuloi sen kasvua, luoden siten itsestään riittävän syklin, joka stimuloi pigmentin tuotantoa.
Lia Bushin , tutkimuksen johtava kirjoittaja, joka työskentelee tällä hetkellä Stanfordissa , selitti, että he ovat kehittäneet tavan saada bakteerit tuottamaan enemmän tarvittavaa materiaalia.
Prosessi alkoi geneettisesti muunnellulla bakteerisolulla, joka ei kyennyt selviytymään ilman molempien yhdisteiden synteesiä.
Tuottavuuden optimoimiseksi tiimi käytti Feistin ryhmän kehittämiä robotteja ja bioinformatiikan työkaluja, joiden avulla voitiin tunnistaa keskeiset geneettiset mutaatiot ja kehittää bakteereja tuottamaan pigmenttiä yhdestä ravintoaineesta.
Tuloksena tuotantomäärä kasvoi 1000-kertaiseksi verrattuna perinteisiin menetelmiin: viidestä milligrammasta litrassa yhteen-kolmeen grammaan litrassa.
Tämä läpimurto ratkaisee toimitusongelman ja avaa ovet ksantomiinin teolliselle käytölle esimerkiksi elektroniikka , kosmetiikka , lämpöpinnoitteet, maalit ja ympäristösensorit -aloilla.
Tällä hetkellä siitä ovat kiinnostuneita sekä Yhdysvaltain puolustusministeriö, joka tutkii pigmentin naamiointimahdollisuuksia, että kosmetiikkayritykset, jotka ovat kiinnostuneita sen käytöstä luonnollisissa aurinkovoiteissa.
Muut teollisuudenalat tarkastelevat sen potentiaalia värin muuttavien maalien ja ympäristön seurantaan tarkoitettujen anturien valmistuksessa.
Adam Feist korosti, että tämä projekti ”tarjoaa vision tulevaisuudesta, jossa biologia mahdollistaa arvokkaiden yhdisteiden ja materiaalien kestävän tuotannon edistyneen automaation, datan integroinnin ja laskennallisen suunnittelun avulla”.
”Juuri tämä luonnollinen pigmentti antaa mustekalalle tai kalmarille kyvyn naamioitua, fantastisen supervoiman, ja saavutuksemme tämän materiaalin tuotannon kehittämisessä ovat vain jäävuoren huippu.”
Tulevaisuuteen katsottaessa tutkijat uskovat, että tämä luonnosta inspiraationsa saanut, ei-invasiivinen bioteknologinen lähestymistapa voi muuttaa radikaalisti tapaa, jolla materiaaleja tuotetaan planeetan kasvavalle väestölle.
