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花18小时曝光的彩色照片,为何让科学家如此兴奋?

2017/07/03 来源:Nature自然科研
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导读
研究者对微生物进行基因改造,使它们能感知红光、绿光或蓝光,并拍出它们“见到”的景象。

本文转载自Nature自然科研微信公众号

原文以Light-sensitive E. coli paint a colourful picture为标题

发布在2017年5月22日的《自然》新闻上

原文作者:Adam Levy

研究者对微生物进行基因改造,使它们能感知红光、绿光或蓝光,并拍出它们“见到”的景象。

为了展现合成生物学的魔力,研究者赋予了细菌原始的色觉,并让它们“画”出见到的景象。

这种基因改造的大肠杆菌(Escherichia coli)能感知红光、绿光和蓝光(RGB),并产出相应颜色的色素作为反应。向培养皿打光就能让细菌创作出彩色“照片”——不过曝光时间要整整18小时。


这张彩色“照片”是经过改造的大肠杆菌拍下的;它们能在红光、绿光或蓝光下表达相应的色素。J. Fernandez-Rodriguez et al./Nature Chem.Biol.

研究的领导者、麻省理工学院的Christopher Voigt表示,对色光敏感的大肠杆菌是实现更为复杂的生物编程的一块奠基石。他在自己办公室的墙上挂上了实验中产出的照片。研究结果发表在了《自然-化学生物学》上。

2005年,Voigt领导的一支团队改造了大肠杆菌,使之能对光作出反应,并产生黑色色素,得到了黑白图像。该研究需要将四个基因插入细菌,包括一个来自蓝菌的编码光敏蛋白的基因,以及一个编码能让特定化学物质变黑的蛋白的基因。

Voigt的最新研究采用的RGB系统则使用了18个基因,包括三个编码光敏蛋白的基因。哈佛医学院的系统生物学家Pamela Silver表示,这一系统“在复杂度上远远超过了原先的黑白系统”。

Voigt说,他更广大的目标是通过使用不同颜色的光线,在细菌中开启和关闭多种类型的基因。届时——举例来说——研究者就能通过使用光线来控制反应的开始和结束,让细菌按需生产出复杂的分子。

Voigt表示,达到一定规模后,用光线来刺激微生物可能比使用化学物质处理更经济便捷。他已经为这种光敏系统起好了一个朗朗上口的名字:迪斯科细菌。

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