إعادة إنشاء نسخة مجهرية لصور أينشتاين باستخدام ملايين البكتيريا

استخدمت مجموعة مِن العلماء بكتيريا معدّلة وراثيا لإنتاج قطع فنية مجهرية، بما في ذلك لوحة الموناليزا أيقونة الفنان ليوناردو دا فينشي, وتم تشكيل صورة مشهورة عالميا باستخدام مليون قطعة من بكتيريا E. coli (الإشريكية القولونية) الحسّاسة للضوء، نفس البكتيريا التي يمكن أن تسبب التسمم الغذائي, كما أنشأ الباحثون صورا لاثنين من أشهر العلماء في كل العصور: ألبرت آينشتاين وتشارلز داروين.

ويأمل الباحثون في أن يتمكنوا من خلال التحكم في أعداد كبيرة من الخلايا الدقيقة، مِن بناء أجهزة نقل مجهرية أو حتى طباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام البكتيريا.

ويُغيّر الفريق خلايا "الإشريكية القولونية" المعدلة وراثيا والتي تحتوي على بروتين يسمى بروتورودوبوسين، والذي يوجد في البكتيريا التي تعيش في المحيط ويسبب لها الاستجابة للضوء, وجمعوا هذه المادة الكيميائية مع سوط - أو "ذيل" هذه البكتيريا، حتى تكون أكثر نشاطا ويسبحون بشكل أسرع في المناطق ذات الإضاءة الأكثر.

وعدّل فريق الباحثين من جامعة روما خلايا البكتيريا حتى يتمكن الذين تلقوا المزيد من الضوء من السباحة بشكل أسرع, حيث تشكلت الأنماط بواسطة حركة البكتيريا استجابة للضوء ثم تشكلت الصور.

وقال جياكومو فرانجاني، المؤلف الرئيسي: "مثل المشاة الذين يبطئون سرعة المشي عند مواجهة حشد، أو السيارات التي لا تزال عالقة في حركة المرور، ستقضي البكتيريا في السباحة وقتا أطول في المناطق الأبطأ من المناطق الأسرع منها.. أردنا استغلال هذه الظاهرة لنرى ما إذا كان بإمكاننا تشكيل تركيز البكتيريا باستخدام الضوء".

راقب العلماء باستخدام جهاز عرض تم بثه من خلال عدسة مجهرية، كيف تغيرت "الإشريكية القولونية" من سرعتها أثناء السباحة عبر مناطق مختلفة من الضوء, ثم خلق ذلك الصورة السلبية للموناليزا (النيجاتيف)، التي استغرقت نحو 4 دقائق لتتشكل من "الإشريكية القولونية" المعدلة، وهي بكتيريا يمكنها السباحة نحو 10 أضعاف طولها في ثانية، وحدث هذا لأنه، كما هو متوقع، انتقلت البكتيريا أبطأ وتركزت في الأجزاء المظلمة من الصورة, كما تسرعت في أجزاء كانت مضاءة للغاية, وتم اختيار الموناليزا كموضوع رئيسي لأنه يسهل تمييزها وكما هي صورة صعبة يصعب إنتاجها بدقة, بينما تم اختيار تحويل صور آينشتاين وداروين لأن اللوحات تتخطى الحدود بين الفيزياء والبيولوجيا، على حد وصف البحث.

وقال روبرتو دي ليوناردو، الذي عمل في هذا المشروع، والذي نشر في eLife: "نحن نرى اتجاهين رئيسيين, الأول هو ميلنا أكثر لجانب العلوم المادية, حيث يمكن لهذه البكتيريا أن توفر لبنات البناء الحيّة للبنى الدقيقة الوظيفية التي يمكن تجميعها بسهولة باستخدام الضوء واستخدامها على سبيل المثال كمستشعرات دقيقة".