Техно

Ученые стерли границу между живым и неживым миром

Новый гибридный материал способен расти, менять свойства и реагировать на внешние факторы

Бактерию вида Escherichia coli (E. coli) - кишечную палочку, вот уже пол века используют для проведения различных  микробиологических экспериментов.  И, как правило, такие исследования приносят весьма интересные результаты. Дело в том, что эти бактерии производят естественную биопленку, содержащую волокна карлина - амилоидные белки, которые помогают бактерии прикрепляться к любой поверхности.  Escherichia coli - весьма доступный материал: как известно, она часто встречается в кишечниках людей и теплокровных животных.

Раньше на E. coli в основном тестировали всевозможные медицинские препараты. В последнее время, с развитием области генной инженерии, специализированные штаммы бактерии начали применять в качестве  источников биологического топлива, биологических компьютеров и устройств хранения информации. А исследователи из Массачусетского технологического института, вставив несколько ключевых последовательностей в бактериальный геном, наделили обычные бактерии экстраординарными способностями. Соединив созданную ими биопленку с наночастицами, получили гибридный живой материал, который реагирует на окружающую среду и производит сложные биологические молекулы.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Materials. Исследователи изменили белковую цепочку волокон, добавив ферменты пептиды. Именно на них как на крючки "подвесили" неживые наночастицы, которые в результате вошли в состав биопленки из бактерий. Таким образом можно создать ряд гибридных материалов с необычными свойствами. Например, золотые нанопроводки, которые ведут себя как проводящая пленка, или крошечные кристаллы, которые проявят квантово-механические свойства.

Наша цель - соединить живой и неживой мир, а затем создать гибридные материалы, содержащие функционирующие живые клетки. Эта технология позволит в будущем создавать такие вещи, о которых раньше никто и не мечтал.

Тимоти Лу

В ответ на изменения внешних условий, новый материал может производить сложные биологические молекулы, покрывать собой большие площади, проводить электрический ток, хранить в своей ДНК информацию. А включение в состав волокна кристаллов других веществ позволяет при помощи квантово-механических эффектов излучать или поглощать фотоны света.

Главная особенность "живого" гибридного материала заключается в способности общения отдельных микроорганизмов или частей материала между собой. "Обмен информацией между отдельными частями материала может со временем привести к значительному усложнению его структуры. Приобретая за счет усложнения структуры новые функции и возможности, материал уподобляется живой биологической системе, которая может продолжать расти и развиваться дальше совершенно самостоятельно", - поясняет доцент кафедры электротехники и биологической инженерии Массачусетского технологического институтаТимоти Лу.

Исследователи из Массачусетского технологического института убеждены, что это открытие способно произвести настоящую революцию в сфере производства солнечных батарей, биодатчиков и самозаживляющихся материалов, обладающих набором заранее заданных физических, электрических, химических и механических свойств.