Светочувствительные бактерии превратили в интерактивный экран

Итальянские исследователи создали экран, изображение в котором формируется с помощью светочувствительных бактерий и проектора, который выводит на экран негатив изображения. Принцип работы экрана основан на том, что бактерии двигаются быстрее в сильно освещенных областях и скапливаются в слабо освещенных областях. Статья опубликована в журнале eLIFE.

Ученые нередко используют бактерий в качестве основы сложных электронных устройств. К примеру, с их помощью удалось создать датчик кровотечения в кишечнике, напечатанную на бумаге солнечную панель и даже массив логических вентилей для обработки сигналов. Кроме того, некоторые исследователи научились рисовать бактериями. Обычно для этого применяют вещества, провоцирующие выработку пигментов или вызывающие другую пространственно-варьирующуюся реакцию, а некоторые исследователи использовали для этого облучение светом с разными длинами волн. Однако почти все эти разработки объединяет то, что изображение можно создать лишь один раз.

Роберто Ди Леонардо (Roberto Di Leonardo) и его коллеги из Римского Университета Ла Сапиенца создали экран с бактериями, позволяющий формировать в нем изображения с помощью облучения видимым светом и впоследствии менять это изображение. В основе системы лежат генетически модифицированные бактерии кишечной палочки, экспрессирующие светочувствительный белок протеородопсин. Благодаря этому белку облучение увеличивает скорость движения бактерий.

Созданная исследователями установка состоит из капилляра с бактериями, с одной стороны от которого располагается светодиод, просвечивающий капилляр насквозь, а с другой установлено полупрозрачное зеркало, которое отражает зеленый цвет от проектора и пропускает красный цвет от светодиода к камере.

Поскольку бактерию можно рассматривать как случайно двигающийся объект, плотность размещения бактерий в пространстве обратно пропорциональна скорости движения. Другими словами, бактерии создают «затор» в областях с низким освещением. Из-за такой зависимости плотности от освещения исследователи решили проецировать на капилляр не само изображение, а его негатив. Благодаря этому бактерии скапливаются в областях, в которых интенсивность неинвертированного изображения высока.

Авторы также оснастили систему алгоритмом, который раз в 20 секунд проверяет реальное изображение, сформированное бактериями, и сравнивает его с образцом. После вычисления различий алгоритм создает немного измененную проекцию, которая должна приблизить реальное изображение к эталону.

В прошлом году американские ученые создали штамм кишечной палочки, реагирующий на красный, зеленый и синий цвета и вырабатывающий соответствующие пигменты. Таким способом ученые смогли создать несколько цветных изображений, в том числе прыгающего Марио из известной игры.

Григорий Копиев