Les couleurs de la bactérie marine Marinobacter alginolytica sont dues à des cellules bactériennes ordonnées formant un cristal photonique, produisant de la couleur par des effets d’interférence. Crédit : Colin Ingham
Une équipe internationale de chercheurs du pôle d’excellence « Balance of the Microverse » de l’université d’Iéna a étudié le mécanisme par lequel certaines bactéries réfléchissent la lumière sans utiliser de pigments. Les chercheurs se sont intéressés aux gènes responsables et ont découvert d’importantes connexions écologiques. Leurs résultats sont publiés dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Les couleurs irisées des plumes de paon ou des ailes de papillon sont créées par de minuscules structures qui réfléchissent 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 identifié les gènes responsables de ces fascinantes colonies. Ces résultats pourraient conduire au développement de colorants et de matériaux respectueux de l’environnement, un intérêt clé de l’entreprise de biotechnologie collaboratrice Hoekmine BV.
Prédictions avec l’intelligence artificielle
Les chercheurs ont formé un modèle d’intelligence artificielle pour prédire quelles bactéries produisent des couleurs irisées en fonction de leur ADN.
« Avec ce modèle, nous avons analysé plus de 250 000 génomes bactériens et 14 000 échantillons environnementaux provenant de référentiels scientifiques internationaux ouverts », explique le professeur Bas E. Dutilh, professeur d’écologie virale à l’université d’Iéna et chercheur au sein du pôle d’excellence « Balance of the Microverse ».
« Nous avons découvert que les gènes responsables de la couleur structurelle se trouvent principalement dans les océans, l’eau douce et des habitats spéciaux tels que les zones intertidales et les zones sous-marines. En revanche, les microbes des habitats associés à l’hôte, comme le microbiome humain, présentent une couleur structurelle très limitée », poursuit le professeur Dutilh.
Les résultats de l’étude indiquent que les structures colorées des colonies bactériennes ne servent pas seulement à réfléchir la lumière. Étonnamment, ces gènes se retrouvent également chez les bactéries qui vivent dans les profondeurs des océans sans lumière solaire. Cela pourrait signifier que les couleurs pourraient refléter des processus plus profonds d’organisation cellulaire ayant des fonctions importantes, comme 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.
Plus d’information:
Colin J. Ingham et al, Couleur structurelle dans le domaine bactérien : l’écogénomique d’un phénotype optique bidimensionnel, Actes de l’Académie nationale des sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2309757121
Fourni par l’Université Friedrich Schiller d’Iéna
Citation:Scintillements bactériens : de nouvelles découvertes ouvrent des possibilités pour des technologies de coloration durables (2024, 8 juillet) récupéré le 8 juillet 2024 à partir de
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