Биологические пиксели заработали на «чувстве кворума» и генетических модификациях. Колонии кишечных палочек, поселенные в ячеистую матрицу, сработали подобно дисплею и обнаружили мышьяк.
Биодисплей, описанный в последнем выпуске Nature, создали американские биотехнологи под руководством Артура Приндла из Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego). Описанная технология – это что-то среднее между жидкокристаллическим дисплеем и химическим датчиком.
Для работы ученые использовали матрицу, состоящую из пяти тысяч микроскопических ячеек, разделенных полупроницаемой мембраной. Каждую ячейку ученые заселили генетически модифицированными кишечными палочками (Escherichia coli). Получились биопиксели.
Экспериментальные ГМ-бактерии для общения с другими колониями использовали пероксид водорода, который свободно проникает через мембрану и попадает в соседние ячейки – «пиксели». В нормальных условиях бактерии избегают молекул перекиси и запускают соответствующие механизмы, оповещающие колонию об угрозе, поясняют ученые. Получая химический сигнал, одна или несколько ГМ-бактерий выпускают порцию сигнальных молекул и активизируют «чувство кворума» – сигнальную систему общения микроорганизмов. Это «чувство» позволяет микроорганизмам улавливать изменения в среде обитания, возникающие при перенаселении, и с его помощью бактерии реагируют на опасность, например, химическую угрозу.
Особенность ГМ-бактерий заключается в том, что при получении сигнала они начинают светиться флуоресцентным белком. Экспериментальные бактерии выделяли молекулы периодически, благодаря чему «пиксели» мерцали – гасли и загорались.
Биотехнологи приспособили биодисплей для практических целей. Они добавили в ДНК бактерий ген, который активизирует мерцание или усиливает его частоту в присутствии мышьяка. Таким способом ученые превратили «кишечнопалочный» дисплей в прибор для обнаружения соединений мышьяка. В эксперименте прибор подтвердил свою эффективность.
Ученые надеются, что этот принцип можно быдет использовать для создания портативного биоустройства, контролирующего концентрацию опасных химических веществ.
