Кишечную палочку научили питаться солнечным светом, встроив в ее хромосому гены морских микроорганизмов, кодирующих светочувствительный пигмент протеородопсин.

Палочка E. coli: видны жгутики на поверхности
Протеородопсин поглощает зеленую часть спектра, и при соответствующем освещении модифицированная E. coli двигается с помощью жгутика (нижний ряд), при красном — остается на месте (верхний ряд). Нагляднее процесс виден на видеозаписи

Некоторые микроорганизмы, в том числе цианобактерии (сине-зеленые водоросли), подобно растениям, утилизируют энергию солнца посредством фотосинтеза. Известен и альтернативный механизм использования солнечного света с помощью протеородопсинов, похожих по строению и функциям на светочувствительные пигменты родопсины, содержащиеся в сетчатке глаза человека и животных. Если на протеородопсиновый комплекс падает луч света, формируется поток положительно заряженных протонов. Проходя через мембрану клетки, он создает электрический градиент, служащий источником энергии для некоторых бактерий.

Кодирующий протеородопсин ген морских микроорганизмов был обнаружен в 2000 году. Совсем недавно ученые установили, что различные бактерии могут свободно обмениваться генетическими модулями, содержащими гены протеородопсина и необходимых для его функционирования ферментов. Воодушевленные тем, что для усвоения солнечной энергии бактерии достаточно одного строго определенного фрагмента ДНК, ученые под руководством Эдварда Делонга (Edward DeLong) встроили этот фрагмент в геном кишечной палочки, Escherichia coli. В результате появился штамм бактерий, способный существовать полностью за счет энергии света — в условиях дефицита питательных веществ они легко переходят с обычного типа метаболизма на усвоение энергии света.

Фрагменты ДНК, кодирующие родопсиновые протонные насосы, можно встраивать в геномы бактерий, использующихся для промышленного синтеза медицинских препаратов и других веществ белковой природы. Это позволит повысить производительность ферментативных систем за счет замены углеводов, использующихся в качестве питательного субстрата для бактерий, на освещение, либо использовать освещение в качестве «аварийного источника питания».

«Коммерческая биотехнология»