Vi khuẩn cảm ứng ánh sáng tạo ra bức tiểu họa Mona Lisa
Các nhà nghiên cứu đã làm biến đổi các con vi khuẩn và đưa chúng thành bản sao kiệt tác Mona Lisa của họa sỹ da Vinci hay làm ra những chân dung giống hệt Albert Einstein, Charles Darwin thông qua kỹ xảo morphing.
Những khối kết vi khuẩn chuyển động chậm đã hình thành nên các vùng tối hơn của bức chân dung, trong khi những vi khuẩn chuyển động nhanh và trên phạm vi rộng hơn hình thành những vùng sáng hơn. Nguồn: Frangipane et al
Bất chấp sự thật là vi khuẩn Escherichia coli là một trong những nguyên nhân khiến rau diếp bị thối rữa và dẫn tới khả năng nhiễm trùng cho cơ thể con người, một số dòng vi khuẩn Escherichia coli thường được coi là ít gây hại và có sự linh hoạt đáng ngạc nhiên. Một nhóm các nhà nghiên cứu Italia mới đây đã lợi dụng khả năng bơi của E. coli (loại vi khuẩn này có thể bơi được một quãng đường dài gấp 10 lần chiều dài cơ thể trong vòng 1 giây) để tạo ra một bản sao quy mô nhỏ một trong những kiệt tác hội họa thế giới, “Mona Lisa” của danh họa Italia Leonardo da Vinci.
Nghiên cứu của các nhà nghiên cứu này đã được trình bày một cách chi tiết trong công trình “Dynamic density shaping of photokinetic E. coli” và xuất bản trên tạp chí eLife, đề cập đến tiêu mao của E. coli. Chính “động cơ” nhỏ xíu này đã thúc đẩy các chuyển động của E. coli, cho phép chúng hình thành nên các mẫu hình riêng biệt và có thể kiểm soát được chuyển động với sự hỗ trợ của proteorhodopsin, một loại protein nhạy sáng.
Nhóm nghiên cứu này vẫn khéo léo dùng kỹ thuật gene để đưa loại protein được tìm thấy trong vi khuẩn dưới đáy đại dương này để đưa vào E. coli và các dòng vi khuẩn khác. Không phụ thuộc vào việc hấp thụ ô xi làm năng lượng cho các chuyển động của mình, những vi khuẩn đã được chuyển hóa này chuyển động bằng khả năng hướng sáng.
“Giống như những khách bộ hành đi chậm lại khi gia nhập một đám đông, hoặc giống như những chiếc ô tô bị mắc kẹt trên đường đông, các “tay bơi” vi khuẩn sẽ mất nhiều thời gian trong vùng chuyển động chậm hơn là vùng chuyển động nhanh, Giacomo Frangipane – tác giả chính của nghiên cứu và là một nhà vật lý tại trường đại học Rome, Italy, cho biết trong một thông cáo báo chí. “Chúng tôi muốn khám phá hiệu ứng này để thấy rằng liệu mình có thể định hình được khối tập trung của các con vi khuẩn bằng ánh sáng hay không.”
Để tạo ra bản sao nhỏ “Mona Lisa”, các nhà nghiên cứu đã lập ra một âm bản kiệt tác Phục hưng lên một “sân khấu” chứa các con vi khuẩn đã được biến đổi này. Đám E.coli chuyển động chậm trong các khu vực có ít ánh sáng chiếu, tụ tập thành đám với nhau và tạo ra các mẫu hình đậm đặc và xuất hiện ở những vùng tối của bức chân dung còn đám vi khuẩn chuyển động nhanh nhận được nhiều ánh sáng chiếu hơn thì chuyển động về phía xa hơn, tạo ra những sắc thái sáng hơn của bức chân dung.
“Nếu muốn ‘vẽ’ một nét trắng với màu vẽ là các con vi khuẩn, chúng tôi cần giảm tốc độ của vi khuẩn bởi khi ánh sáng giảm dần một cách cục bộ và tập trung vào khu vực mà các vi khuẩn chuyển động chậm chất thành đống”, Roberto Di Leonardo, một nhà vật lý tại trường đại học Rome và là đồng tác giả nghiên cứu, nói trên Digital Trends.
Dẫu E. coli đã tạo ra một màn biểu diễn bức họa của da Vinci, loài vi khuẩn này đã được dùng thí nghiệm về những hưởng ứng trễ theo nhiều dạng thay đổi của ánh sáng, dẫn đến hình ảnh cuối cùng trở nên mờ đi. Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã thiết lập một hình chiếu ánh sáng có vòng lặp 20 giây một lần, cho phép họ tiếp tục so sánh sự hình thành các khối vi khuẩn với hình khối mà họ mong muốn. Kết quả là họ đã tạo ra được một lớp tế bào vi khuẩn quang chuyển động có khả năng đem lại bản sao gần như hoàn hảo của các hình ảnh đen trắng.
Để tái tạo lại bức chân dung “Mona Lisa”, các nhà nghiên cứu đã hướng dẫn E. coli đã được biến đổi này vào bức chân dung kiểu kĩ xảo morphing – kỹ xảo làm cho hình ảnh một người, vật, vật thể, chuyển hóa thành hình ảnh người, vật, vật thể khác một cách êm mượt, không đột ngột hoặc chuyển cảnh chồng mờ 1, qua đó tạo được gương mặt chuyển từ giống Albert Einstein sang Charles Darwin trong vòng năm phút.
Dù các khám phá nghệ thuật hết sức ấn tượng, Di Leonardo vẫn cho rằng đây vẫn chưa phải là mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu mà họ thực hiện: thậm chí, các nhà nghiên cứu còn hi vọng dùng các vi khuẩn biến đổi gene như các khối vi mô.
“Trong ứng dụng vật lý và kỹ thuật, các loài vi khuẩn này có thể được sử dụng như vật liệu có khả năng phân hủy sinh học cho in 3 D quang học của các cấu trúc có kích thước vi mô”, Di Leonardo giải thích. “Mặt khác, việc kiểm soát động năng của vi khuẩn có thể được khai thác cho các ứng dụng y sinh in-vitro để cô lập, phân loại và chuyển các tế bào cho phân tích hoặc cho các mục đích chẩn đoán ở cấp độ đơn tế bào bên trong các phòng thí nghiệm thu nhỏ. “
Anh Vũ dịch
—-
1. http://24hinh.vn/threads/morph.1537
