Sapere Scienza

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Manipolati i geni dei colori della natura

26 Febbraio 2018

I ricercatori hanno modificato il codice genetico artefice di alcuni dei più straordinari colori presenti in natura. Si tratta dei colori strutturali, in questo caso appartenenti ad alcuni batteri, e lo studio apre le porte a una serie di applicazioni di tipo industriale quali la produzione di vernici totalmente biodegradabili e non tossiche.

 

I colori strutturali

 

Il colore è, per definizione, una sensazione fisiologica, soggettiva, del nostro occhio che è sensibile a radiazioni elettromagnetiche aventi una lunghezza d’onda compresa tra i 380 e i 790 nanometri, quella che definiamo luce visibile. Le meravigliose tonalità che la natura ci offre possono avere due origini differenti: possono scaturire dalla presenza di pigmenti, sostanze che a noi appaiono colorate per il loro assorbimento selettivo delle radiazioni nello spettro del visibile. È il verde delle foglie dovuto alla clorofilla, l’arancione dei carotenoidi, l’intenso viola dei mirtilli o del cavolo rosso dato dalle antocianine.
Ci sono poi delle colorazioni particolari, quelle che osserviamo, ad esempio, nelle piume dei pavoni, nelle ali di alcune specie di farfalle o nel rivestimento di certi insetti. Sono i colori strutturali, che cambiano a seconda dell’angolazione da cui li guardiamo, grazie alla presenza di strutture microscopiche che riflettono i raggi di luce e fanno sì che quest’ultimi si sommino dando seguito al fenomeno ottico dell’interferenza, percepita da noi come iridescenza.

 

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Leggere e modificare il genoma di batteri iridescenti

 

Lo studio, pubblicato su PNAS - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, ha mostrato come la genetica possa cambiare il colore, e quindi l’aspetto, di alcuni tipi di batteri dalle tinte decisamente sgargianti. Sono i flavobatteri, che si impacchettano in colonie e presentano colori metallici dovuti alla loro struttura interna che riflette la luce a determinate lunghezze d’onda. Gli scienziati hanno confrontato le informazioni genetiche legate alle proprietà ottiche e all’anatomia sia di batteri nel loro stato naturale sia di quelli in cui sono state introdotte delle mutazioni in laboratorio. Ciò ha permesso di comprendere come i geni regolassero il colore delle colonie. Le mutazioni effettuate hanno modificato la dimensione e il movimento dei flavobatteri, alterandone così la geometria delle colonie. Cosa è accaduto? L’originale color verde metallico dei batteri è cambiato, spaziando nell’intero intervallo che va dal blu al rosso. Inoltre, gli studiosi sono stati in grado di creare colorazioni meno brillanti o di far scomparire completamente l’iridescenza.

 

Applicazioni future

 

Sono entusiasmanti le riflessioni, riguardanti le applicazioni future di questa ricerca, di Silvia Vignolini del Department of Chemistry dell’Università di Cambridge, coautrice dell’articolo: “ Da una prospettiva applicativa, questo sistema di batteri ci permette di sviluppare strutture fotoniche viventi regolabili che possono essere riprodotte in abbondanza, evitando i metodi di nanofabbricazione tradizionali. Scorgiamo un potenziale nell’utilizzo di queste colonie batteriche come pigmenti fotonici che possono essere facilmente ottimizzati per poter modificare il proprio colore sotto l’effetto di stimoli esterni e che possono interfacciarsi con altri tessuti viventi, adattandosi così ad ambienti variabili. Il futuro è aperto per vernici biodegradabili per automobili e pareti - semplicemente facendo crescere colonie dell’esatto colore e aspetto che desideriamo!”.

 

Ancora colori nell’appuntamento con Roberto Natalini e la sua rubrica Homo mathematicus nell’ultimo numero di Sapere.

copertina   settembre-ottobre 2018

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