“细菌闪光”无需颜料就能闪闪发光

尽管细菌大多体型微小，但它们在自然界中却意义重大。它们可以帮助森林在火灾后重新生长，影响更大生物的健康，并且生活在类似扎染衬衫的复杂菌落中。有些细菌甚至可以反射光线并发出颜色，而无需像自然界中大多数彩色物体那样使用色素。为了在基因层面上了解这种特性如何发挥作用，一个国际研究小组设计了一项实验，并使用人工智能模型来研究其背后的机制。他们发现了一些重要的生态联系，最近发表在《美国国家科学院院刊》（ PNAS ）上的一项研究中对此进行了详细介绍。这些发现可能会让我们受自然启发，研制出更环保的染料。

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蝴蝶翅膀或某些鸟类羽毛上的彩虹色是由细菌反射光线的微小结构产生的。一些细菌菌落形成闪闪发光的形状，而不是使用色素来反射光线中的颜色。为了更深入地研究这种特性，研究小组在这项新研究中对 87 种结构有色细菌和 30 种无色菌株的 DNA 进行了测序。他们确定了造成这些闪闪发光的细菌菌落的基因。该团队还训练了一个人工智能模型，根据 DNA 预测哪些细菌会产生彩虹色。

“通过这个模型，我们分析了来自国际开放科学资料库的超过 250,000 个细菌基因组和 14,000 个环境样本，”该研究的共同作者、德国耶拿大学生态学家 Bas E. Dutilh 在一份声明中表示。

令人惊讶的是，这些使羽毛或翅膀具有反射性的基因也存在于生活在无法接收阳光的深海细菌中。

Dutilh 表示：“我们发现，决定结构颜色的基因主要存在于海洋、淡水和潮间带、深海等特殊栖息地中。相比之下，宿主相关栖息地（如人类微生物群）中的微生物表现出的结构颜色非常有限。”

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研究结果表明，多彩的细菌菌落结构和形状不仅用于反射光线，因为它们也存在于没有阳光的生物体中。据该团队称，这可能意味着结构颜色可能对细菌具有一些重要作用。它们可能保护细菌免受危险病毒的侵害，或者可能使细菌能够有效地在漂浮的食物颗粒上繁殖，从而在海洋较贫瘠的地区维持它们的生命。

未来，这些发现可用于开发更加环保的染料和材料以及基于天然结构而非合成结构的可持续技术。