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  • 16/03/2018

Microbiología

Bacterias como pigmento

Se ha logrado manipular genéticamente bacterias para que sus colonias produzcan distintos colores.

PNAS

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Las pinturas biodegradables y no tóxicas hechas a partir de bacterias podrían convertirse en una realidad. La manipulación genética de las Flavobacterium permite alterar sus dimensiones y otros rasgos, lo que, a su vez, modifica las características ópticas de colonias y, por lo tanto, permite obtener diferentes colores. De esta forma se podría «cultivar» pintura a gran escala. [iStock / traffic_analyzer]

En su libro Microphagia, Robert Hooke detalla cincuenta y siete observaciones realizadas con un microscopio de fabricación propia. Una de estas descripciones es sobre una pluma de pavo real en la que Hooke observa una multitud de cuerpos muy delgados y pegados entre sí que no solo reflejan la luz, sino que, en función de cómo incide la luz, reflejan colores diferentes. Este fenómeno, conocido como «color estructural», aparece en superficies microscópicamente estructuradas de tal forma que la luz reflejada interfiere constructivamente para ciertos ángulos, mientras que lo hace destructivamente para otros, lo que acaba generando los diferentes colores.

Uno de los organismos en los que se puede observar este efecto es el género bacteriano Flavobacterium, que al multiplicarse forma colonias que producen colores metálicos muy llamativos gracias a su estructura interna. Aún así, se desconoce cómo estas estructuras complejas vienen diseñadas genéticamente.

Ahora, una colaboración internacional entre diferentes universidades y una empresa ha realizado el primer estudio genético sobre el color estructural y ha logrado alterar el color natural de un tipo de Flavobacterium al introducir mutaciones en los genes responsables del color de las colonias. 

En su estudio, publicado en PNAS, los investigadores identificaron dichos genes  mediante la comparación de una cepa mutada con una de natural. Posteriormente, utilizaron esta información para introducir mutaciones y obtener diferentes colores.

«Cartografiamos varios genes cuya función era desconocida y los correlacionamos con la capacidad autoorganizativa de las colonias y su coloración», cuenta Colin Ingham, coautor del artículo y director ejecutivo de la empresa Hoekmine BV.

Se puede decir, pues, que los investigadores dieron un paso adelante en el conocimiento de las relaciones entre genotipo (el contenido genético de un organismo) y fenotipo (las propiedades observables de este).

La modificación genética alteraba las dimensiones de las bacterias o su capacidad de moverse, lo que, a su vez, modificaba la geometría de las colonias. Es precisamente esta nueva geometría la responsable del cambio de color. A partir del verde metálico original de la colonia, se consiguieron colores en todo el espectro visible y hasta colores sin brillo metálico.

El hecho de que el organismo que genera el color sea una bacteria permite hablar de estructuras fotónicas vivas y ajustables que, además, se pueden reproducir a gran escala. Según Silvia Vignolini, coautora y miembro del Departamento de Química de la Universidad de Cambridge, «vemos potencial en el empleo de estas colonias bacterianas como pigmentos fotónicos que cambien la coloración con un estímulo externo, y que puedan interactuar con otros tejidos vivos». Así pues, se abre la posibilidad de «cultivar» a gran escala pinturas de cualquier color, biodegradables y no tóxicas sin la necesidad de los métodos de nanofabricación tradicionales.

Fuente: Universidad de Cambridge

Referencia: «Genetic manipulation of structural color in bacterial colonies», de V. E. Johansen et al. en Proceedings of the National Academy of Sciences, publicación avanzada en internet el 22 de febrero de 2018.

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