Επιστήμονες στο UC San Diego πέτυχαν μια σημαντική ανακάλυψη στην αναπαραγωγή μιας από τις πιο αξιοσημείωτες ικανότητες της φύσης, αναπτύσσοντας μια μέθοδο για τη μαζική παραγωγή της χρωστικής που δίνει στα χταπόδια τις θρυλικές ικανότητες καμουφλάζ τους. Δημοσιευμένη στις 3 Νοεμβρίου στο Nature Biotechnology, η έρευνα αντιπροσωπεύει μια αύξηση 1.000 φορές στην παραγωγή της ξανθομματίνης, της ένωσης που αλλάζει χρώμα και βρίσκεται στο δέρμα των κεφαλοπόδων.
Η ανακάλυψη θα μπορούσε να μεταμορφώσει εφαρμογές που κυμαίνονται από στρατιωτική καμουφλάζ έως αντηλιακά επόμενης γενιάς, με το Υπουργείο Άμυνας και εταιρείες καλλυντικών να εκφράζουν ενεργό ενδιαφέρον για την τεχνολογία.
Επαναστατική μέθοδος παραγωγής
Η ομάδα, με επικεφαλής τον θαλάσσιο χημικό Bradley Moore στο Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας Scripps του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, τροποποίησε βακτήρια ώστε να παράγουν ξανθομματίνη χρησιμοποιώντας αυτό που αποκαλούν «βιοσύνθεση συνδεδεμένη με την ανάπτυξη». Η καινοτόμος προσέγγιση συνδέει άμεσα την επιβίωση των βακτηρίων με την παραγωγή της χρωστικής, ουσιαστικά αναγκάζοντας τους μικροοργανισμούς να παράγουν τη συγκεκριμένη ένωση για να επιβιώσουν.
«Το σχεδιάσαμε με τέτοιον τρόπο ώστε η δραστηριότητα μέσω αυτής της οδού, για την παραγωγή της συγκεκριμένης ένωσης, να είναι απολύτως απαραίτητη για τη ζωή. Εάν ο οργανισμός δεν παράγει ξανθομματίνη, δεν θα αναπτυχθεί», εξήγησε η πρώτη συγγραφέας Leah Bushin, που είναι πλέον επίκουρη καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.
Οι παραδοσιακές μέθοδοι αποδίδουν περίπου πέντε χιλιοστόγραμμα χρωστικής ανά λίτρο, ενώ το νέο βακτηριακό σύστημα παράγει από ένα έως τρία γραμμάρια ανά λίτρο—μια εντυπωσιακή βελτίωση που καθιστά για πρώτη φορά εφικτές τις εμπορικές εφαρμογές.
Ευρείας κλίμακας εφαρμογές
Οι μοναδικές ιδιότητες της ξανθομματίνης έχουν εδώ και καιρό προκαλέσει το ενδιαφέρον των ερευνητών σε πολλούς τομείς. Η χρωστική αλλάζει φυσικά χρώμα και παρέχει προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία, καθιστώντας την πολύτιμη για φωτοηλεκτρονικές συσκευές, θερμικές επενδύσεις και καλλυντικά. Πέρα από τα κεφαλόποδα, η ένωση συμβάλλει στα ζωντανά χρώματα των φτερών των πεταλούδων μονάρχη και των σωμάτων των λιβελλούλων.
Πρόσφατη έρευνα έχει δείξει ότι η συνθετική ξανθομματίνη μπορεί να ενισχύσει την προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία του οξειδίου του ψευδαργύρου κατά 28% και να αυξήσει το φράξιμο του ορατού φωτός κατά 45% όταν χρησιμοποιείται σε αντηλιακά. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά χημικά φίλτρα UV, η ξανθομματίνη δεν παρουσιάζει επιβλαβείς επιδράσεις στους κοραλλιογενείς υφάλους και επιδεικνύει ισχυρές αντιοξειδωτικές ιδιότητες.
Οι στρατιωτικές εφαρμογές είναι εξίσου υποσχόμενες. Ερευνητές εξετάζουν υλικά με βάση τη ξανθομματίνη για ευπροσάρμοστα συστήματα παραλλαγής που θα μπορούσαν να εφαρμοστούν σε οχήματα ή στολές στρατιωτών.
