הצבע השחור
הכי ידידותי לסביבה

תעשיית הבגדים בימינו מרבה להשתמש בבדים סינתטיים, המבוססים על נפט ופלסטיק ותהליך הייצור שלהם מזהם את הסביבה. וכשהבגד מתבלה לבסוף, החומרים שמהם הוא מורכב לא תמיד מתפרקים ביעילות, וכך מזהמים את הסביבה. עולם הטקסטיל מחפש פתרונות בני קיימא שיפחיתו את הזיהום והפגיעה בסביבה. התשובה עשויה לבוא דווקא מיצורים מיקרוסקופיים.

כבר כעת קיימות שיטות יצירתיות שמשתמשות ביצורים מיקרוסקופיים לייצור חומרים בדרכים פחות מזהמות ומזיקות. למשל קבוצת מחקר פיתחה חומר דמוי עור שעשוי מפטריות ואינו דורש הרג של בעלי חיים. קבוצה אחרת פיתחה בד דמוי עור העשוי מתפטיר פטריות שיכול להתאחות מעצמו. במקומות אחרים, חברות הזנק מנסות לייצר פולימרים ביולוגיים מאצות מיקרוסקופיות, שישמשו כחוטים.

במחקר חדש, שהתפרסם בכתב העת Nature, מציעים החוקרים שיטה חדשה להשתמש בחיידקים מהונדסים גנטית לייצור חומר דמוי עור הצבוע בפיגמנט שחור טבעי. חיידקים יכולים לספק פתרון יעיל ליצירת חומרים. הם מתרבים מהר מאוד וגידולם דורש די מעט משאבים. את החיידקים שבניסוי אפשר לגדל אפילו על מצע של פירות רקובים ופסולת מזון.

החיידקים שבהם השתמשו החוקרים הם אותם חיידקים שמשמשים לייצור המשקה המותסס קמבוצ'ה, המוכר גם בשם "פטריית תה". בחיידקים האלה נעשה שימוש רב לייצור תאית – תרכובת טבעית שמצויה בשפע בדופנות התאים של צמחים – שממנה מפיקים חפצים דמויי עור. אך הבעיה היא שצבע התאית הוא חום בהיר, ואילו רוב בגדי העור הם שחורים. וכדי לצבוע את העור המלאכותי צריך להשתמש בצבעים סינתטיים רעילים, שמזיקים לסביבה. על כן הציעו החוקרים להנדס את החיידקים כך שייצרו את הפיגמנט (צבען) השחור מלנין, שאחראי בטבע על צבע השיער, העור והעיניים.

החיידקים יצרני התאית הונדסו לייצר את הפיגמנט מלנין. נעל וארנק שהוכנו מיריעות החומר השחור | מתוך Walker et al

ניסוי וטעייה

כדי לייצר מלנין הוסיפו לחיידק רצף DNA שהכיל את ההוראות לייצור האנזים טירוזינאז (tyrosinase). אולם אז התברר שהצבע שהחיידקים ייצרו היה בהיר מדי. אחרי מחשבה נוספת הבינו החוקרים שכשהחיידקים גדלים בתמיסה, הנשימה שלהם מעלה את רמת החומציות, וזו משפיעה על בהירות המלנין. האנזים זקוק לרמת חומציות ספציפית כדי לפעול ביעילות המרבית, הנחוצה להפקת המלנין השחור. ואכן כשהפעילו מנגנון שמנע את העלייה בחומציות, הצבע השחור התחזק. התוצר הסופי היה מעין תבנית של תאית בצבע שחור אחיד, שבאמצעותה הדגימו את ייצורם של נעל וארנק, שחורים לגמרי.

לבסוף המחישו החוקרים את היכולת ליצור יריעות תאית מכוסות בדפוסים ובצורות בצבע שחור. לשם כך הנדסו חיידקים עם הגֵן לייצור מלנין בצירוף רגישות לאור. כך, רק בנקודות לאורך היריעה שבהן האירו על החיידקים באור כחול, הופעל החלבון המייצר את המלנין השחור.

החוקרים מאמינים שלשיטה הזאת יש פוטנציאל תעשייתי אמיתי. "יש ביקוש רב בתעשיית האופנה, לביוטכנולוגיה המבוססת על מיקרואורגניזמים שמייצרים טקסטיל", הסביר החוקר הראשי במאמר, טום אליס, בריאיון לאתר Science News. החוקרים שואפים בשלב הבא לצמצם את צריכת האנרגיה והמים הנדרשים לייצור התאית, למשל לצורך חיטוי התוצר מהחיידקים בסיום התהליך. כמו כן עדיין לא הוכח שאפשר להתאים את התהליך לייצור מסחרי המוני, והחוקרים מקווים גם להמשיך ולפתח את השיטה לייצור צבעים נוספים.