Nonostante sia associato a lattuga contaminata e infezioni potenzialmente letali, il ceppo di batteri Escherichia coli è generalmente innocuo e sorprendentemente versatile. Come riferisce Ryan F. Mandelbaum per Gizmodo, un team di ricercatori italiani ha recentemente capitalizzato le abilità di nuoto di E. coli (i batteri possono correre su distanze 10 volte la loro lunghezza in un solo secondo) per produrre una replica millimetrica dell'opera più famosa al mondo di arte, la "Gioconda" di Leonardo da Vinci.
La ricerca degli scienziati, recentemente dettagliata in eLife, ruota attorno al flagello di E. coli, o coda. Questo minuscolo motore spinge il movimento dei batteri, consentendo loro di formare schemi distinti e può essere controllato con l'aiuto di una proteina sensibile alla luce chiamata proteorodopsina.
Sebbene la proteina si trovi tipicamente nei batteri che vivono nell'oceano, Dyllan Furness di Digital Trends scrive che il team ha utilizzato l'ingegneria genetica per introdurlo a E. coli e altri ceppi di batteri. Non più dipendenti dall'ossigeno per alimentare le loro nuotate, questi batteri modificati guardavano alla luce per guidare i loro movimenti.
"Proprio come i pedoni che rallentano la velocità di marcia quando incontrano una folla, o le auto bloccate nel traffico, i batteri che nuotano passeranno più tempo nelle regioni più lente che in quelle più veloci", l'autore principale Giacomo Frangipane, un fisico dell'Università di Roma in Italia, ha dichiarato in una nota: "Volevamo sfruttare questo fenomeno per vedere se potevamo modellare la concentrazione di batteri usando la luce".
Per creare la loro mini "Mona Lisa", i ricercatori hanno proiettato un'immagine negativa del capolavoro del Rinascimento su un "palcoscenico" che ospita i batteri. Secondo il Mandelbaum di Gizmodo, E. coli che si muove più lentamente si riversava in aree che ricevevano meno luce, affollandosi a vicenda e producendo schemi densi che appaiono come le regioni più scure del ritratto finale. I batteri più veloci, d'altra parte, hanno ricevuto più luce e si sono allontanati ulteriormente, generando tonalità più chiare del ritratto.
"Se vogliamo" dipingere "un tratto bianco - dove i batteri sono la vernice - dobbiamo ridurre la velocità dei batteri diminuendo localmente l'intensità della luce in quella regione in modo che i batteri rallentino e si accumulino lì", ha scritto il coautore Roberto Di Leonardo, un fisico anche all'Università di Roma, racconta la Furness di Digital Trends.
Una versione accelerata del timelapse (Frangipane et al) Sebbene l'E. Coli abbia prodotto una resa riconoscibile della pittura di Da Vinci, i batteri hanno avuto risposte ritardate alle variazioni di luce, portando l'immagine finale a risultare sfocata, secondo un comunicato stampa. Per correggere questo problema, il team ha impostato la proiezione su un loop di 20 secondi, consentendo loro di confrontare continuamente le formazioni batteriche con il risultato desiderato. Il risultato: uno strato di cellule batteriche "fotocinetiche" in grado di produrre repliche quasi perfette di immagini in bianco e nero.
Oltre a ricreare la "Gioconda", i ricercatori hanno guidato l'E. Coli in un ritratto morphing che si è trasformato da una somiglianza di Albert Einstein a quella di Charles Darwin in soli cinque minuti.
Mentre questi exploit artistici sono impressionanti, Di Leonardo osserva che non sono l'obiettivo finale della ricerca del team: gli scienziati sperano invece di utilizzare batteri geneticamente modificati come microscopici blocchi di costruzione.
"Nelle applicazioni di fisica e ingegneria, questi batteri potrebbero essere utilizzati come materiale biodegradabile per la stampa ottica 3D di microstrutture sub-millimetriche", spiega Di Leonardo a Furness. "D'altra parte, il controllo dinamico dei batteri potrebbe essere sfruttato per applicazioni biomediche in vitro per isolare, selezionare e trasportare cellule più grandi a fini di analisi o diagnostica a livello di singola cellula all'interno di laboratori miniaturizzati."
