什么？用光敏大肠杆菌绘出彩色图片？

什么？用光敏大肠杆菌绘出彩色图片？
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为了炫耀合成生物学的力量，研究人员将对三原色的视觉能力设计到细菌中，并让细菌绘出他们所看到的图像。

遗传修饰的大肠杆菌可以感测红，绿和蓝（RGB）光，并通过产生色素来响应相应的颜色。

将光线投射到培养细菌的培养皿上，导致它们产生彩色的“照片”，尽管曝光时间为18小时。

负责该项研究的剑桥麻省理工学院Christopher Voigt说，RGB敏感型大肠杆菌构成了一种玩具系统，这为更复杂的生物编程奠定了基础。

他将实验图片挂在他的办公室墙上，这项工作发表在《Nature Chemical Biology》。

《Science》和《Nature》均报导了此项研究。

图大肠杆菌的彩色图片：将彩色图像（插图）投影到含有RGB系统的细菌板上
2005年，由Voigt领导的团队改造大肠杆菌使其响应光照并产生黑色素，从而产生黑白图像。

该研究需要将四个基因插入到细菌中，其中包括编码从蓝藻获得的光敏蛋白质，以及另一种编码使特定化学物质变黑的蛋白质。

Voigt说，更大的目标是寻找在细菌中通过使用不同颜色的光线控制多种类型的基因开和关的方法。

例如，研究人员可以通过使用光线下达命令来停止和启动反应，使细菌产生复杂的分子。

在大规模的条件下，用光刺激微生物而不是将它们泡在特定化学物质里，可能会更加容易和便宜。

他已经给他的光敏系统起了一个朗朗上口的名字：迪斯科细菌。

RGB工程原理图解
RGB系统是一种合成的含有18个基因，4万6千个碱基对的遗传程序，可被概括为四个子系统。

首先，“传感器阵列”组合了接收环境信号的光传感器。

第二，“电路”处理这些信号，例如将它们集成或执行动态响应。

第三，“资源分配器”将电路输出连接到执行器。

最后，“执行器”执行电路输出的生物功能。

这个过程可以概括为：光暴露使细菌开启一种能够发生化学反应的基因，产生相应的红、绿或蓝色素。

其他基因起到断路器的作用，以防止系统超载。

将细菌混合在培养皿的凝胶中并将其放置在暴露于投影仪或激光的培养箱中来产生光绘图像。

那么，这项研究有什么具体应用呢？
通过响应红色、绿色和蓝色光来启动和停止反应，这个光应答回路可以帮助控制用于生产药物或工业化学品的大桶微生物的代谢途径通量——这是一种真正的细菌迪斯科舞蹈。

图三色系统控制乙酸代谢通量
参考文献：
Engineering RGB color vision into Escherichia coli
Nature Chemical Biology. Published online 22 May 2017
DOI: 10.1038/nchembio.2390。