Учёные Калифорнийского университета в Сан-Диего совершили крупный прорыв в воспроизведении одной из самых удивительных способностей природы, разработав метод массового производства пигмента, который даёт осьминогам их легендарные способности к маскировке. Опубликованное 3 ноября в журнале Nature Biotechnology исследование представляет собой увеличение производства ксантомматина — соединения, изменяющего цвет и содержащегося в коже головоногих моллюсков — в 1000 раз.
Этот прорыв может преобразовать применение в различных областях — от военной маскировки до солнцезащитных средств нового поколения, при этом как Министерство обороны, так и косметические компании проявляют активный интерес к данной технологии.
Революционный метод производства
Команда под руководством морского химика Брэдли Мура из Института океанографии Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего создала бактерии, производящие ксантомматин, используя то, что они называют "биосинтезом, связанным с ростом". Инновационный подход связывает выживание бактерий напрямую с производством пигмента, по сути заставляя микробы производить соединение, чтобы остаться в живых.
"Мы сделали так, что активность через этот путь, производство интересующего нас соединения, абсолютно необходима для жизни. Если организм не производит ксантомматин, он не будет расти," объяснила ведущий автор Лиа Бушин, ныне доцент Стэнфордского университета.
Традиционные методы дают около пяти миллиграммов пигмента на литр, в то время как новая бактериальная система производит от одного до трех граммов на литр — впечатляющее улучшение, которое впервые делает коммерческое применение осуществимым.
Широкий Спектр Применений
Уникальные свойства ксантомматина давно интригуют исследователей в различных областях. Этот пигмент естественным образом меняет цвет и обеспечивает защиту от УФ-излучения, что делает его ценным для фотоэлектронных устройств, термических покрытий и косметики. Помимо головоногих моллюсков, это соединение придает яркие цвета крыльям бабочек-монархов и телам стрекоз.
Недавние исследования показали, что синтезированный ксантомматин может повысить УФ-защиту оксида цинка на 28% и усилить блокировку видимого света на 45% при использовании в солнцезащитных кремах. В отличие от традиционных химических УФ-фильтров, ксантомматин не оказывает вредного воздействия на коралловые рифы и демонстрирует мощные антиоксидантные свойства.
Военные применения также весьма перспективны. Исследователи изучают материалы на основе ксантомматина для адаптивных систем маскировки, которые можно было бы применять к транспортным средствам или военной форме.
Широкое влияние
Соавтор Адам Фейст, профессор биоинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего, подчеркнул универсальность этой технологии. «Этот проект дает представление о будущем, в котором биология обеспечивает устойчивое производство ценных соединений и материалов», — сказал он.
Мур ожидает, что методология изменит биохимическое производство за пределами ксантомматина. «Наш инновационный технологический подход вызвал огромный скачок в производственных возможностях», — отметил он, предполагая, что эта технология может помочь отраслям промышленности отказаться от материалов на основе ископаемого топлива в пользу природных альтернатив.
Исследование получило финансирование от Национальных институтов здравоохранения, Управления военно-морских исследований, Швейцарского национального научного фонда и Фонда Ново Нордиск.
Комментариев нет:
Отправить комментарий