사진: 해양 박테리아 마리노박터 알기놀리티카의 색은 박테리아 세포가 광자 결정을 형성하여 간섭 효과에 의해 색을 생성하기 때문입니다. 크레딧: 콜린 인캄
예나 대학교의 우수 클러스터 “마이크로버스의 균형”의 국제 연구팀은 일부 유형의 박테리아가 색소를 사용하지 않고 빛을 반사하는 메커니즘을 조사했습니다. 연구진은 이를 담당하는 유전자에 관심을 갖고 중요한 생태학적 연관성을 발견했습니다. 연구 결과는 미국 국립과학원 회보에 게재되었습니다.
공작 깃털이나 나비 날개에서 볼 수 있는 무지개 빛깔은 특별한 방식으로 빛을 반사하는 작은 구조에 의해 만들어집니다. 일부 박테리아 군집도 이와 유사한 반짝이는 구조를 형성합니다.
막스 플랑크 콜로이드 및 계면 연구소, 독일 라이프니츠 미생물 및 세포 배양 연구소, 위트레흐트 대학교, 케임브리지 대학교, 네덜란드 해양 연구소와 협력하여 과학자들은 구조적으로 색이 있는 박테리아 87종과 무색 균주 30종의 DNA를 시퀀싱하고 이 매력적인 군집의 원인이 되는 유전자를 확인했습니다. 이러한 발견은 협력 생명공학 회사인 Hoekmine BV의 주요 관심사인 친환경 염료 및 소재 개발로 이어질 수 있습니다.
인공 지능을 통한 예측
연구진은 인공지능 모델을 훈련시켜 어떤 박테리아가 DNA를 기반으로 무지개 빛깔을 내는지 예측했습니다. 예나 대학교의 바이러스 생태학 교수이자 “마이크로버스의 균형” 우수 클러스터의 연구원인 Bas E. Dutilh 교수는 “이 모델을 통해 25만 개 이상의 박테리아 게놈과 국제 오픈 과학 저장소의 14,000개 환경 샘플을 분석했습니다.”라고 설명합니다. “우리는 구조적 색을 담당하는 유전자가 주로 바다, 담수, 조간대 및 심해 지역과 같은 특수 서식지에서 발견된다는 사실을 발견했습니다. 반면 인간 마이크로바이옴과 같은 숙주 관련 서식지의 미생물은 매우 제한적인 구조적 색을 나타냈습니다.”라고 두틸 교수는 설명합니다.
연구 결과에 따르면 다채로운 박테리아 군집 구조는 빛을 반사하는 데만 사용되는 것이 아닙니다. 놀랍게도 이러한 유전자는 햇빛이 없는 심해에 사는 박테리아에서도 발견됩니다. 이는 박테리아를 바이러스로부터 보호하거나 떠다니는 음식물 입자를 효율적으로 집락화하는 등 중요한 기능을 가진 세포 조직의 더 깊은 과정을 반영할 수 있음을 암시할 수 있습니다. 이러한 발견은 이러한 자연 구조에 기반한 새롭고 지속 가능한 기술에 영감을 줄 수 있습니다.
자세한 정보: Colin J. Ingham et al, Structural color in the bacterial domain: The ecogenomics of a 2-dimensional optical phenotype, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2309757121
출처 : phys.org
작성자: 줄리안 시버, 프리드리히 쉴러 예나 대학교
