Pauwenveren staan bekend om hun onderscheidende metalen glans, maar weinigen realiseren zich dat deze tinten worden geproduceerd door kleine structuren die licht verspreiden in plaats van pigmentatie. Het fenomeen is verantwoordelijk voor de levendige blauwe en groene kleuren van pauwenveren, evenals de iriserende kleuren van vlindervleugels en andere dieren.
In het verleden hebben wetenschappers moeite gedaan om deze structurele, of natuurlijke, kleuren te repliceren, maar een studie uitgevoerd door de Universiteit van Cambridge en het Nederlandse biotechbedrijf Hoekmine BV suggereert dat het proces veel eenvoudiger gaat worden.
Christina Ayele Djossa van Atlas Obscura meldt dat de onderzoekers een repliceerbare genetische code voor natuurlijke kleuren hebben ontdekt, wat betekent dat de unieke tinten nu binnen een periode van 24 uur kunnen worden gekweekt. Voorheen vereiste replicatie van de kleuren een elektronenstraal en weken om te voltooien.
"Het is cruciaal om de genen in kaart te brengen die verantwoordelijk zijn voor de structurele kleuring voor een beter begrip van hoe nanostructuren in de natuur worden ontwikkeld", zegt co-auteur Villads Egede Johansen in een persbericht. "Dit is de eerste systematische studie van de genen die ten grondslag liggen aan structurele kleuren - alleen in bacteriën maar in elk levend systeem."
Volgens de release zou het project van het team, dat zich richtte op de genetische manipulatie van flavobacterium, kunnen leiden tot de massaproductie van biologisch afbreekbare, niet-giftige verven in alle kleuren van de natuur.
Op basis van hun interne nanostructuren reflecteren flavobacterium-kolonies van nature een metaalachtige groene kleur. Zoals Michael Irving van New Atlas uitlegt, wilden de wetenschappers bepalen welke genen verantwoordelijk waren voor het produceren van deze structurele kleur. Het team creëerde kolonies met specifieke mutaties - zoals verschillende grootte en motoriek - en vergeleek ze met een controlegroep bacteriën. Ze beseften dat de gemuteerde exemplaren verschillende kleuren weerspiegelden op basis van hun innerlijke structuur.
Johansen, een expert in bio-geïnspireerde fotonica, vertelt Djossa dat de staafvormige bacteriën een diameter van ongeveer een halve micrometer hebben.
"Het koloniepakket op een geordende manier zoals een stapel buizen of cilinders, " zegt hij. Dus door de afmetingen en afmetingen van de flavobacterium te wijzigen, kon het team kleuren uit het hele spectrum induceren. Onderzoekers konden deze kleuren ook mat maken of volledig elimineren. Djossa meldt dat kleuren die zich niet in het spectrum bevinden, zoals wit en bruin, moeilijker te bewerken waren, maar mogelijk worden weerspiegeld door de hoek van de bacterie te veranderen.
In de toekomst hopen de wetenschappers de mogelijkheid te verkennen om flavobacteriën te oogsten voor grootschalige productie van niet-toxische verven die 'gegroeid' zijn in plaats van geproduceerd.
"We zien een potentieel in het gebruik van bacteriële kolonies als fotonische pigmenten die gemakkelijk kunnen worden geoptimaliseerd voor het veranderen van kleur onder externe stimuli en die kunnen communiceren met andere levende weefsels, waardoor ze worden aangepast aan variabele omgevingen, " zegt co-auteur Silvia Vignolini in een verklaring: "De toekomst staat open voor biologisch afbreekbare verf op onze auto's en muren - simpelweg door precies de kleur en het uiterlijk te laten groeien die we willen."
