Ahtapotlar ve diğer kabuklu canlılar, renk değiştiren derileri sayesinde inanılmaz bir kamuflaj yeteneğine sahip. Bu yetenek sayesinde bulundukları ortama adeta 'kaybolabiliyorlar'. Şimdi ise bilim insanları, bu 'süper gücü' taklit etme yolunda önemli bir adım attı.
Bir ekip, birçok kabuklu canlıda bulunan ve ahtapotların büyüleyici renk değiştiren derisinin arkasındaki anahtar pigment olan 'ksantommatin'i seri üretebilmeyi başardı. Daha önce bu pigmenti hayvanlardan elde etmek veya laboratuvarda üretmek oldukça zordu.
Araştırmacılar, pigmenti doğrudan üretmek yerine, bakterileri genetik mühendislik ile yeniden tasarlayarak ksantommatin üretmelerini sağladı. Bu sayede, daha önceki yöntemlere göre 1000 kat daha verimli bir şekilde bu nadir maddeyi elde ettiler.
Ksantommatin'e daha kolay erişim, kabuklu canlıların kamuflaj yeteneklerini inceleme çalışmalarına büyük katkı sağlayabilir. Bu durum, doğanın bu harikasını daha iyi anlamamıza ve hatta bu yeteneği taklit etmemize yardımcı olabilir.
Bu çalışma, sadece ahtapotların süper güçlerini taklit etme çabalarını desteklemekle kalmıyor, aynı zamanda mikrobiyal üretim konusundaki anlayışımızı da derinleştiriyor. Eğer bakteriler benzer şekilde başka kimyasalları da üretebilirse, mevcut endüstriyel uygulamalarda önemli iyileşmeler görülebilir.
Bu yeni tekniğin, bir bakteride ilk kez ksantommatin gibi bir maddeyi üretme kapasitemizi hızlandırdığını belirten araştırmacılar, bu doğal pigmentin ahtapot ve mürekkep balıklarının kamuflaj yeteneğini sağladığını ve bu alandaki ilerlemenin buzdağının sadece görünen kısmı olduğunu vurguluyor.
Yüksek verim elde etmek için, araştırmacılar 'büyümeye bağlı biyosentez' adını verdikleri yeni bir yöntem geliştirdi. Bu yöntemde, bakterilerin hayatta kalması pigment üretimine bağlandı.
Bu sorunu çözmek için tamamen yeni bir yaklaşıma ihtiyaç duyduklarını belirten ekip lideri, bakterileri istedikleri maddeyi daha fazla üretmeleri için 'kandırmanın' bir yolunu bulduklarını ifade etti.
Bakteriler, hayatta kalmaları için gerekli olmayan ürünleri üretmekten kaçınan pratik organizmalardır. Bu nedenle, araştırmacılar bakterilere reddedemeyecekleri bir teklif sundu: Genetik mühendislikle 'hasta' hücreler tasarlayarak, bu hücrelerin sadece ksantommatin ve formik asit ürettikleri takdirde büyüyebilmelerini sağladılar.
Formik asit, yakıt görevi gördü. Her bir ksantommatin molekülü için bir formik asit molekülü üretildiği için, bakterilerin büyümesi için yeterli yakıtları oldu, ancak bu da pigment üretmelerine bağlıydı. Bu geri besleme döngüsü, yoğun pigment üretimini sürdürdü.
Bu stratejiyi destekleyen geri besleme döngüsünün yanı sıra araştırmacılar, adaptif laboratuvar evrimi ile tasarımlarını optimize etti ve verimliliği artırmak için biyoinformatik araçları kullandı. Böylece mikropların tek bir besin kaynağı, örneğin glikozdan pigment sentezlemelerini sağladılar.
Elde edilen sonuçlar, bu konseptin büyük bir potansiyele sahip olduğunu gösteriyor. Bu proje, biyolojinin gelişmiş otomasyon, veri entegrasyonu ve hesaplamalı tasarımla değerli bileşiklerin sürdürülebilir üretimini sağladığı bir geleceğe ışık tutuyor.
Bu çalışma, mühendisler, biyologlar ve kimyagerleri bir araya getirerek, yeni bir ürünün geliştirilip optimize edilmesinde biyo-üretimdeki yenilikleri nasıl hızlandırabileceğimizi gösteriyor.
Çalışma, Nature Biotechnology dergisinde yayımlandı.
