Pfauenfedern sind für ihren charakteristischen metallischen Schimmer bekannt, aber nur wenige erkennen, dass diese Farbtöne durch winzige Strukturen erzeugt werden, die Licht streuen und nicht durch Pigmentierung. Das Phänomen ist für das lebhafte Blau und Grün des Pfauengefieders sowie für die schillernde Färbung von Schmetterlingsflügeln und anderen Tieren verantwortlich.
In der Vergangenheit hatten Wissenschaftler Mühe, diese strukturellen oder natürlichen Farben nachzubilden. Eine Studie der Universität Cambridge und des niederländischen Biotech-Unternehmens Hoekmine BV ergab jedoch, dass der Prozess in Kürze viel einfacher wird.
Christina Ayele Djossa von Atlas Obscura berichtet, dass die Forscher einen replizierbaren genetischen Code für natürliche Farben entdeckt haben, sodass die einzigartigen Farben nun innerhalb von 24 Stunden gezüchtet werden können. Bisher erforderte die Replikation der Farben einen Elektronenstrahl und Wochen, um sie abzuschließen.
"Es ist entscheidend, die Gene, die für die Strukturfärbung verantwortlich sind, zu kartieren, um besser verstehen zu können, wie Nanostrukturen in der Natur hergestellt werden", heißt es in einer Pressemitteilung von Villads Egede Johansen, Co-Autor der Studie. "Dies ist die erste systematische Untersuchung der Gene, die die Strukturfarben untermauern - nur bei Bakterien, aber in jedem lebenden System."
Laut der Veröffentlichung könnte das Projekt des Teams, das sich auf die genetische Manipulation von Flavobakterien konzentrierte, zur Massenproduktion von biologisch abbaubaren, nicht toxischen Farben in allen Farben der Natur führen.
Flavobacterium-Kolonien weisen aufgrund ihrer inneren Nanostrukturen auf natürliche Weise eine metallisch grüne Farbe auf. Wie Michael Irving von New Atlas erklärt, wollten die Wissenschaftler herausfinden, welche Gene für die Erzeugung dieser Strukturfarbe verantwortlich sind. Das Team erstellte Kolonien mit spezifischen Mutationen - wie unterschiedlicher Größe und Fortbewegung - und verglich sie mit einer Kontrollgruppe von Bakterien. Sie erkannten, dass die mutierten Exemplare aufgrund ihrer inneren Struktur unterschiedliche Farben aufwiesen.
Johansen, Experte für bioinspirierte Photonik, sagt Djossa, dass die stabförmigen Bakterien einen Durchmesser von etwa einem halben Mikrometer haben.
"Die Kolonie-Packung in einer geordneten Weise wie ein Stapel von Rohren oder Zylindern", sagt er. Durch die Veränderung der Größe und Dimension des Flavobakteriums konnte das Team Farben aus dem gesamten Spektrum induzieren. Die Forscher konnten diese Farben auch trüben oder ganz beseitigen. Djossa berichtet, dass Farben, die nicht im Spektrum enthalten sind, wie z. B. Weiß und Braun, schwieriger zu konstruieren sind, aber möglicherweise durch eine Änderung des Winkels des Bakteriums reflektiert werden.
In der Zukunft hoffen die Wissenschaftler, die Möglichkeit der Ernte von Flavobakterien für die großtechnische Herstellung von ungiftigen Farben zu untersuchen, die eher „angebaut“ als hergestellt werden.
"Wir sehen ein Potenzial in der Verwendung solcher Bakterienkolonien als photonische Pigmente, die leicht für die Änderung der Färbung unter externen Stimuli optimiert werden können und die sich mit anderen lebenden Geweben verbinden und sich so an variable Umgebungen anpassen können", sagt die Mitautorin der Studie, Silvia Vignolini eine Aussage: "Die Zukunft ist offen für biologisch abbaubare Farben auf unseren Autos und Wänden - einfach indem wir genau die Farbe und das Aussehen anbauen, die wir wollen."
