Links de replica door bacteriën, rechts het origineel

Wetenschappers creëren Mona Lisa, Albert Einstein en Charles Darwin met bacteriën

De Mona Lisa, het meesterwerk van Leonardo da Vinci, in zwart-wit. Niets bijzonders misschien, een zoveelste replica, maar toch is er iets aparts aan bovenstaande afbeelding. Ze bestaat uit E.coli-bacteriën, oftewel de verteringsbacteriën die en masse in onze darmen huizen.

Escherichia coli, oftwel E.coli, mag dan vooral geassocieerd worden met bedorven voedsel en levensbedreigende infecties, maar is in essentie een onschadelijke bacterie die in groten getale voorkomt in onze darmen, waar ze mee instaat voor de vertering van voedsel. Het is ook een verrassend veelzijdige bacterie, zo blijkt uit een opvallend onderzoek aan de Sapienza Universiteit in Rome.

Een team wetenschappers boog zich over de zwemcapaciteiten van E.coli. U wist het misschien niet, maar de bacterie kan in 1 seconde een afstand afleggen van 10 keer zijn lengte. Met dank aan het zweepstaartje dat fungeert als een motor, een minipropellor, die de bacterie voortstuwt in bepaalde patronen. Dat proces wordt aangedreven door zuurstof.

Onlangs ontdekten wetenschappers een lichtgevoelige proteïne, proteorhodopsin, in bacteriën die in het water voorkomen. Hun beweging wordt niet gestuwd door zuurstof, maar door licht. Door die proteïne in andere bacteriën in te brengen, zou je hen kunnen uitrusten met een soort "zonnecel" waarmee je hun bewegingen kan controleren. En dat biedt perspectieven in bijvoorbeeld de geneeskunde.

Bacteriën als "witte verf"

En dat was het hoofddoel van de Italiaanse wetenschappers. "Net zoals wandelaars die trager bewegen als ze in een drukke massa terechtkomen, of auto's die vertragen bij druk verkeer, zien we dat bewegende bacteriën zich op één plaats ophopen als hun snelheid vertraagt", zegt fysicus Giacomo Frangipane, hoofdauteur van het onderzoek.

"We wilden bestuderen of en hoe we de concentratie aan E.coli-bacteriën op bepaalde plaatsen konden beïnvloeden door licht. Als we een 'witte' zone willen creëren, waarbij de witte verf bestaat uit bacteriën die blijven plakken, moeten we hun snelheid vertragen door op die plaats de lichtintensiteit te verminderen. Daardoor zullen de bacteriën vertragen en daar blijven stilstaan."

Bewegende bacteriën hopen zich net zoals wandelaars en auto's op op één plaats als hun snelheid vertraagt

Giacomo Frangipane

Eerst pasten de onderzoekers via genetische manipulatie de E.coli-bacterie zelf aan, zodat ze op licht zou reageren. Nadat ze zowat een miljoen van die gemanipuleerde E.coli-bacteriën hadden gekweekt, gingen ze ermee aan de slag. Op een creatieve manier: ze belichtten een zwart-wit negatief van de Mona Lisa van Leonardo Da Vinci door de microscoop.

Ze stelden vast dat de bacteriën zich begonnen op te hopen in de donkere zones van het beeld terwijl ze uit de meer verlichte zones wegtrokken. Na een viertal minuten konden de wetenschappers een herkenbare replica van het beroemde kunstwerk uit de Renaissance herkennen. De lichtere regio's in het beeld, de "witte verf", zijn gebieden van opgehoopte bacteriën.

Van Einstein naar Darwin, in 5 minuten

De wetenschappers voerden daarnaast nog een andere creatief experiment uit: een heuse face morph waarbij ze de bacteriën met behulp van licht lieten transformeren van het portret van Albert Einstein naar dat van Charles Darwin, in vijf minuten tijd. Onderstaand filmpje is versneld afgespeeld.

Video player inladen ...

En wat levert deze creativiteit ons op?

Artistiek interessant en amusant, maar de wetenschappers willen veel meer bereiken met dit onderzoek. Ze hopen genetisch gewijzigde bacteriën te kunnen gebruiken als microscopische bouwblokjes en hulpmiddelen in allerlei toepassingen.

"In de fysica en de bouwkunde zouden zulke bacteriën gebruikt kunnen worden als bio-afbreekbaar materiaal bij bijvoorbeeld optisch 3D-printen of bij de bouw van minuscule microstructuren", zegt co-auteur en fysicus Roberto Di Leonardo. "Anderzijds zouden we ze ook kunnen inzetten in biomedische toepassingen, voor het isoleren, sorteren en transporteren van grotere cellen voor medische analyses of diagnostiek."

Meer lezen?