INOVASI TEKNOLOGI

Rekayasa bakteri E. coli ciptakan replika Mona Lisa

Replika dari Mona Lisa karya Leonardo da Vinci, yang dibentuk oleh sekitar satu juta sel E. coli.
Replika dari Mona Lisa karya Leonardo da Vinci, yang dibentuk oleh sekitar satu juta sel E. coli. | Frangipane et al. /eLife

Bakteri Escherichia coli (E. coli) sering dihubungkan dengan infeksi yang berpotensi mengancam nyawa. Ternyata, umumnya tidak berbahaya. Bahkan, sangat serbaguna.

Para peneliti telah menggunakan pola cahaya untuk mengontrol kecepatan berenang bakteri dan mengarahkan mereka untuk membuat bentuk-bentuk yang berbeda, salah satunya Mona Lisa.

Seperti yang dijelaskan sebuah studi baru berjudul "Dynamic density shaping of photokinetic E. coli" di eLife.

Para peneliti Italia tidak hanya bermain-main dengan bakteri untuk tujuan bersenang-senang.

Sebaliknya, mereka mencoba untuk menyatukan atribut yang berbeda sehingga mereka dapat mengendalikan populasi besar bakteri yang mungkin untuk suatu hari dibuat perangkat transportasi mikroskopik, atau bahkan cetak 3D menggunakan bakteri.

"Saya pikir itu adalah bukti yang menarik dari konsep kemungkinan menggunakan bakteri sebagai batu bata untuk membangun struktur pada skala mikro dengan murah dan mudah," kata salah satu penulis studi Roberto Di Leonardo dari Sapiezna University of Roma, Italia, kepada Gizmodo.

Evolusi telah menghasilkan banyak strategi bertahan hidup yang mengagumkan, tetapi semua sifat itu tidak muncul dalam organisme yang sama.

Jadi, sebagai contoh, ikan yang tidak cerdas, tetapi mereka bisa bernafas di bawah air. Sementara manusia lebih cerdas, tapi sayangnya rentan tenggelam.

Dalam hal ini, para peneliti tertarik untuk menyatukan protein proteorhodopsin yang peka cahaya—pada dasarnya panel surya untuk sel—dengan flagellum E. coli.

Mereka memiliki misi untuk menciptakan sistem mengenai semakin banyak cahaya yang diterima bakteri, semakin cepat ekornya bergerak.

E. coli dikenal sebagai perenang yang tangkas. Mereka dapat berpindah jarak sepuluh kali panjangnya dalam hitungan detik. Mereka memiliki baling-baling yang didukung oleh motor dan mereka biasanya mengisi ulang motor ini dengan proses yang membutuhkan oksigen.

Baru-baru ini, para ilmuwan menemukan protein (proteorhodopsin) dalam bakteri yang hidup di lautan yang memungkinkan mereka untuk menyalakan baling-baling pada tubuh menggunakan cahaya.

Dengan merekayasa jenis bakteri lain untuk memiliki protein melebarkan kemungkinan untuk menempatkan “panel surya” pada setiap sel bakteri dan mengendalikan kecepatan berenangnya dari jarak jauh dengan cahaya.

"Layaknya pejalan kaki yang memperlambat kecepatan berjalan mereka ketika mereka bertemu orang banyak, atau mobil yang terjebak kemacetan, bakteri yang berenang akan menghabiskan lebih banyak waktu di daerah yang lebih lambat daripada yang lebih cepat," jelas penulis utama studi Giacomo Frangipane, ilmuwan pasca doktoral di Rome University , Italia.

"Kami ingin memanfaatkan fenomena ini untuk melihat apakah kami bisa membentuk konsentrasi bakteri menggunakan cahaya," imbuhnya.

Para peneliti menyatukan gen penghasil proteorhodopsin ke dalam bakteri. Kemudian, mereka mengganti lensa proyektor dengan lensa mikroskop untuk memproyeksikan gambar ke tingkat yang menahan bakteri, dua mikrometer per piksel.

Para peneliti tahu bahwa bakteri yang bergerak lambat akibat menerima lebih sedikit cahaya yang terkumpul. Sementara itu, yang bergerak lebih cepat yang menerima lebih banyak cahaya akan bergerak lebih jauh.

Pola penggumpalan akan menciptakan gambar yang dihasilkan sehingga daerah yang lebih banyak bakteri tampak putih dan daerah yang kurang bakteri tampak hitam.

Para peneliti menggunakan citra negatif untuk menciptakan gambar.

“Jika kita ingin 'melukis' goresan putih—di mana bakteri berfungsi sebagai cat—kami perlu mengurangi kecepatan bakteri dengan menurunkan intensitas cahaya secara lokal di wilayah itu sehingga bakteri melambat dan terakumulasi di sana,” kata Di Leonardo.

Meskipun E. coli menghasilkan penampakan yang dapat dikenali dari lukisan da Vinci tersebut, tetapi bakteri mengalami respons yang tertunda terhadap variasi cahaya. Hal ini menyebabkan hasil gambar akhir menjadi buram.

Untuk memperbaiki masalah tersebut, tim menggunakan pengendalian pengulangan umpan balik.

Sistem ini bisa memperbarui bakteri lebih tepat, dibandingkan dengan gambar target setiap 20 detik, dan pola cahaya.

Proses tersebut menghasilkan pola cahaya optimal yang membentuk konsentrasi sel dengan akurasi yang jauh lebih tinggi.

Hasilnya, lapisan sel bakteri fotokinetik yang dapat berubah menjadi replika yang hampir sempurna dari gambar hitam-putih target yang kompleks.

Selain menciptakan "Mona Lisa," para peneliti juga menggerakkan E. coli untuk melakukan formasi membentuk potret wajah yang berubah-ubah dari rupa Albert Einstein ke Charles Darwin hanya dalam waktu lima menit.

BACA JUGA
Tanya Loper Tanya LOPER
Artikel terkait: SPONSOR