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Brilho bacteriano: novas descobertas abrem possibilidades para tecnologias de cores sustentáveis

As cores da bactéria marinha Marinobacter alginolytica são devidas a células bacterianas ordenadas que formam um cristal fotônico, produzindo cores por efeitos de interferência.

Uma equipe internacional de pesquisadores investigou o mecanismo que faz com que alguns tipos de bactérias reflitam a luz sem usar pigmentos. Os pesquisadores estavam interessados ​​nos genes responsáveis ​​e descobriram importantes conexões ecológicas. Essas descobertas foram publicadas na edição atual do renomado periódico Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

As cores iridescentes conhecidas das penas de pavão ou asas de borboleta são criadas por pequenas estruturas que refletem a luz de uma maneira especial. Algumas colônias bacterianas formam estruturas brilhantes semelhantes. Em colaboração com o Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces, Instituto Leibniz DSMZ-Coleção Alemã de Microorganismos e Culturas Celulares, Universidade de Utrecht, Universidade de Cambridge e o Instituto Holandês de Pesquisa Marinha, os cientistas sequenciaram o DNA de 87 bactérias estruturalmente coloridas e 30 cepas incolores e identificaram genes que são responsáveis ​​por essas colônias fascinantes. Essas descobertas podem levar ao desenvolvimento de corantes e materiais ecologicamente corretos, um interesse fundamental da empresa de biotecnologia colaboradora Hoekmine BV.

Previsões com inteligência artificial

Os pesquisadores treinaram um modelo de inteligência artificial para prever quais bactérias produzem cores iridescentes com base em seu DNA.Com este modelo, analisamos mais de 250.000 genomas bacterianos e 14.000 amostras ambientais de repositórios internacionais de ciência aberta“, diz o Prof. Bas E. Dutilh, Professor de Ecologia Viral na Universidade de Jena e pesquisador do Cluster de Excelência ‘Equilíbrio do Microverso’. “Descobrimos que os genes responsáveis ​​pela cor estrutural são encontrados principalmente em oceanos, água doce e habitats especiais, como zonas intermareais e áreas de águas profundas. Em contraste, micróbios em habitats associados ao hospedeiro, como o microbioma humano, exibiram cor estrutural muito limitada.

Significado ecológico e aplicações futuras

Os resultados do estudo indicam que as estruturas coloridas da colônia bacteriana não são usadas apenas para refletir a luz. Surpreendentemente, esses genes também são encontrados em bactérias que vivem em oceanos profundos sem luz solar. Isso pode implicar que as cores podem refletir processos mais profundos de organização celular com funções importantes, como proteger as bactérias de vírus ou colonizar eficientemente partículas flutuantes de alimentos. Essas descobertas podem inspirar novas tecnologias sustentáveis ​​baseadas nessas estruturas naturais.

Excelente pesquisa colaborativa

O projeto de pesquisa internacional exemplifica como duas linhas de perfil da Friedrich Schiller University Jena, LIFE e LIGHT, podem se encontrar. Ele também aborda os objetivos do Cluster of Excellence “Balance of the Microverse”, onde o Prof. Dutilh ocupou uma das quatro “Microverse Professorships” como Alexander von Humboldt Professor desde 2021. O cluster investiga as relações complexas dentro das comunidades microbianas, e o papel da estrutura da colônia na interação microbiana é uma das principais questões de pesquisa.

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