Ośmiornice zdradziły swój sekret, a naukowcy zamienili bakterie w fabrykę niewidzialności
Gdyby ośmiornice były bohaterami komiksów, to ich supermocą byłoby znikanie na zawołanie. Jednak nie musimy wchodzić w rejony fikcji, aby uznać te stworzenia za wyjątkowe, bo “niewidzialność” rzeczywiście opanowały już do perfekcji. W naturalnym środowisku jednej chwili pulsują intensywnym pomarańczem lub czerwienią, w kolejnej stapiają się z piaskiem, skałami czy rafą koralową tak skutecznie, że znikają z pola widzenia drapieżników. Od lat wiadomo, że za tym pokazem iluzji stoi niezwykle złożony system biologiczny, w którym kluczową rolę odgrywa pigment zwany ksantomatyną. Problem w tym, że ludzkości przez długi czas udawało się go jedynie podglądać, a nie naprawdę wykorzystać.
Czytaj też: Inżynierowie skopiowali żelbet. Tak zrobili metalowy kompozyt dla lotnictwa przyszłości
Przez dekady naukowcy próbowali skopiować ten naturalny mechanizm, licząc na stworzenie materiałów, które potrafiłyby reagować na światło i otoczenie równie sprawnie jak skóra głowonogów. W praktyce kończyło się jednak na eksperymentach w skali mikro – uzyskiwane ilości pigmentu były śladowe, a koszt jego pozyskania zbyt wysoki, by mówić o jakichkolwiek realnych zastosowaniach. Teraz ten impas wreszcie został przełamany, bo oto właśnie zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego nie tylko odtworzył naturalny pigment odpowiedzialny za kamuflaż ośmiornic, ale też zmusił bakterie, by zaczęły produkować go w ilościach odpowiednich dla przemysłu.
Badania zostały opublikowane 3 listopada 2025 roku w czasopiśmie Nature Biotechnology. Projekt otrzymał wsparcie finansowe od National Institutes of Health, Office of Naval Research, Swiss National Science Foundation oraz Novo Nordisk Foundation.
Ksantomatyna. Naturalny pigment o niezwykłych właściwościach optycznych
Ksantomatyna to wyjątkowo złożony związek chemiczny, który w naturze pełni funkcję zaawansowanego systemu optycznego. Dzięki niemu ośmiornice, kałamarnice i mątwy mogą błyskawicznie dostosować swój wygląd do otoczenia. Problem polegał na tym, że synteza tego pigmentu poza organizmami żywymi była niezwykle trudna.
Dotychczasowe próby laboratoryjne pozwalały uzyskać zaledwie około pięciu miligramów na litr – ilość absolutnie niewystarczającą do jakichkolwiek praktycznych zastosowań. Naukowcy od lat głowili się, jak pokonać tę barierę technologiczną, a tym razem zamiast tradycyjnych metod chemicznych, badacze ze Scripps Institution of Oceanography postanowili wykorzystać żywe organizmy jako naturalne fabryki. Wybór padł na bakterię glebową Pseudomonas putida, którą poddano zaawansowanym modyfikacjom genetycznym.
Kluczowym elementem sukcesu okazała się technika nazwana biosyntezą sprzężoną ze wzrostem. W uproszczeniu naukowcy zmodyfikowali bakterie w taki sposób, że produkcja ksantomatyny stała się dla nich warunkiem przeżycia. Stworzyli system, w którym mrówczan uwalniany podczas syntezy pigmentu uzupełniał niedobory składników odżywczych niezbędnych do funkcjonowania mikroorganizmów. Proces został dodatkowo zoptymalizowany dzięki wykorzystaniu ewolucji adaptacyjnej i narzędzi bioinformatycznych. Bakterie przeszły przez setki pokoleń w kontrolowanych warunkach, a naukowcy systematycznie selekcjonowali te osobniki, które najlepiej radziły sobie z produkcją pożądanego związku.
Efekty przerosły oczekiwania. Zmodyfikowane bakterie zaczęły wytwarzać od jednego do trzech gramów ksantomatyny na litr, co oznaczało około tysiąckrotny wzrost wydajności w porównaniu z dotychczasowymi metodami. To różnica pomiędzy laboratoryjną ciekawostką a technologią gotową do komercjalizacji.
Potencjalne zastosowania. Od kosmetyków po zaawansowane materiały
Ksantomatyna oferuje znacznie więcej niż tylko zmienną barwę. Jej właściwości otwierają drogę do całego spektrum zastosowań, które mogą zrewolucjonizować różne branże. Pigment ten skutecznie blokuje promieniowanie ultrafioletowe, co czyni go idealnym kandydatem do ekologicznych filtrów przeciwsłonecznych. Wśród potencjalnych zastosowań wymienia się między innymi zrównoważone barwniki jako alternatywę dla związków petrochemicznych, farby reagujące na warunki środowiskowe, inteligentne powłoki dostosowujące się do otoczenia oraz komponenty fotoelektroniczne wykorzystujące unikalne właściwości optyczne pigmentu.
Czytaj też: Jak poprawić jakość audio w samochodzie? Naukowcy znają odpowiedź i pchają się na rynek
Metoda opracowana przez kalifornijskich naukowców ma charakter uniwersalny i może zostać zaadaptowana do produkcji innych złożonych związków naturalnych. Chociaż do komercjalizacji pozostało jeszcze sporo pracy, to sama koncepcja wykorzystania bakterii jako mikroskopijnych fabryk wydaje się obiecująca. Technologia wciąż znajduje się jednak w początkowej fazie rozwoju i wymaga dalszych badań oraz optymalizacji. Nie zmienia to jednak faktu, że pokazuje ona nowy kierunek w bioinżynierii – wykorzystanie naturalnych procesów biologicznych do tworzenia zaawansowanych materiałów.