Paillettes bactériennes : de nouvelles découvertes ouvrent la voie à des technologies de coloration durables

Prédictions grâce à l'intelligence artificielle

10.07.2024
Colin Ingham

Les couleurs de la bactérie marine Marinobacter alginolytica sont dues à des cellules bactériennes ordonnées formant un cristal photonique, produisant des couleurs par effets d'interférence.

Une équipe internationale de chercheurs a étudié le mécanisme qui permet à certains types de bactéries de réfléchir la lumière sans utiliser de pigments. Les chercheurs se sont intéressés aux gènes responsables et ont découvert d'importantes connexions écologiques. Ces résultats ont été publiés dans le numéro actuel de la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Les couleurs irisées connues des plumes de paon ou des ailes de papillon sont créées par de minuscules structures qui reflètent la lumière d'une manière particulière. Certaines colonies bactériennes forment des structures scintillantes similaires. En collaboration avec l'Institut Max Planck des colloïdes et interfaces, l'Institut Leibniz DSMZ - Collection allemande de micro-organismes et de cultures cellulaires, l'Université d'Utrecht, l'Université de Cambridge et l'Institut néerlandais de recherche sur la mer, les scientifiques ont séquencé l'ADN de 87 bactéries structurellement colorées et de 30 souches incolores et ont identifié les gènes responsables de ces colonies fascinantes. Ces découvertes pourraient conduire à la mise au point de colorants et de matériaux respectueux de l'environnement, un domaine d'intérêt majeur pour la société de biotechnologie Hoekmine BV qui collabore à ce projet.

Prédictions grâce à l'intelligence artificielle

Les chercheurs ont entraîné un modèle d'intelligence artificielle pour prédire quelles bactéries produisent des couleurs iridescentes sur la base de leur ADN. Avec ce modèle, nous avons analysé plus de 250 000 génomes bactériens et 14 000 échantillons environnementaux provenant de dépôts internationaux de données scientifiques ouvertes", explique le professeur Bas E. Dutilh, professeur d'écologie virale à l'université d'Iéna et chercheur au sein du pôle d'excellence "Équilibre du microvers "Lien externe. "Nous avons découvert que les gènes responsables de la couleur structurelle se trouvent principalement dans les océans, l'eau douce et les habitats spéciaux tels que les zones intertidales et les zones de haute mer. En revanche, les microbes présents dans les habitats associés à l'hôte, tels que le microbiome humain, ne présentent qu'une couleur structurelle très limitée."

Importance écologique et applications futures

Les résultats de l'étude indiquent que les structures colorées des colonies bactériennes ne servent pas uniquement à réfléchir la lumière. Il est surprenant de constater que ces gènes sont également présents chez des bactéries qui vivent dans les océans profonds sans lumière solaire. Cela pourrait signifier que les couleurs pourraient refléter des processus plus profonds d'organisation cellulaire ayant des fonctions importantes, telles que la protection des bactéries contre les virus ou la colonisation efficace des particules alimentaires flottantes. Ces découvertes pourraient inspirer de nouvelles technologies durables basées sur ces structures naturelles.

Une excellente recherche collaborative

Ce projet de recherche international illustre comment deux lignes de profil de l'université Friedrich Schiller d'Iéna, LIFE et LIGHT, peuvent se rencontrer. Il répond également aux objectifs du pôle d'excellence "Balance of the Microverse", où le professeur Dutilh occupe l'une des quatre chaires "Microverse" en tant que professeur Alexander von Humboldt depuis 2021. Le cluster étudie les relations complexes au sein des communautés microbiennes, et le rôle de la structure des colonies dans l'interaction microbienne est l'une des principales questions de recherche.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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