Поиски микробов, производящих фиолетовые пигменты, привели в яркий мир натуральных красителей, где переплелись биология и традиционное мастерство.
Когда Бруки Джуд, молекулярный микробиолог из Бард-колледжа, собрала свой первый образец из водосборного бассейна долины реки Гудзон для исследовательского проекта, посвященного локальным и аборигенным микробным сообществам, она заметила необычную колонию на своих агаровых чашках. Ее поразил фиолетовый цвет. Оказалось, что в местном водосборе обитают необычные микробы, которые в естественных условиях производят яркий пурпурный пигмент под названием виолацеин.
Виолацеин, вырабатываемый различными видами бактерий, включая Janthinobacterium, известен своими антимикробными свойствами, которые помогают амфибиям бороться с грибковым заболеванием - хитридиомикозом. Начав исследовать образцы местной воды, Джуд поняла насколько доступны эти микробы для культивирования и была уверена, что существует еще больше видов бактерий, способных вырабатывать виолацеин, которые пока не обнаружены. Так, с помощью студентов и волонтеров она уже 14 лет изучает местные водоемы в поисках этих микроорганизмов с фиолетовым пигментом. Она культивирует их в своей лаборатории, наблюдая за их ростом, и составляет карты последовательностей их геномов, определяя целый зверинец фиолетовых микробов.
Бруки Джуд занимается поиском новых микроорганизмов, вырабатывающих пигмент, и использует микробы с естественным фиолетовым пигментом для окрашивания синтетических и хлопчатобумажных тканей. Фото: Anne Madden, The Microbe Institute
Джуд также исследует художественную сторону этого привлекательного оттенка. В течение года она регулярно собирает изоляты пурпурных микробов, собирая сотни штаммов. Насыщенный пигмент вдохновил ее на разработку процесса окрашивания тканей в колбах с живыми микробами, вырабатывающими виолацеин. Когда ткань вымачивается в растворе в течение нескольких дней, микробы разрастаются на ее поверхности и откладывают пурпурный пигмент, причем без использования морилки - закрепителя, который часто потребляет большое количество воды. Затем ткань стирают и стерилизуют в автоклаве. В результате получается полотно, окрашенное виолацеином.
Это побудило Джуд объединиться с коллегой-микробиологом и специалистом по научной коммуникации Энн Мэдден из The Microbe Institute, чтобы изучить полезное применение этого красителя. Их внимание к пурпурным микробам быстро переросло в возможность открытия других микроорганизмов, производящих природные пигменты. Их микробные красители вскоре заинтересовали различные группы: Around the World in 80 Fabrics (ATW80F), The Artisan Project и женский кооператив Ain Leuh. Когда ATW80F получила финансирование на создание экологичных процессов окрашивания для тканей, организация обратилась к Джуд и Мэдден с просьбой возглавить поиск местных растительных и микробных красителей.
Этот проект был направлен на поддержку кооператива, основанного местными женщинами в районе Атласских гор в Марокко, которые используют традиционную технику ткачества, чтобы содержать свои семьи. Однако в условиях растущего спроса на марокканские ковры со стороны мирового рынка ткачам необходим способ быстрого воспроизведения своего ремесла. Для этого часто приходится использовать синтетические красители для своих тканей, что связано с химическими веществами, весьма опасными для их здоровья и окружающей среды.
«Теоретически они знали, что существуют экологические или природные источники красителей, но у них не было инструкций о том, как получить к ним доступ, использовать их и воспроизводить», - рассказывает Джуд. Летом 2023 года Джуд и Мэдден отправились в Марокко на две с половиной недели, чтобы найти натуральные красители, в том числе бактерии, производящие пигмент, чтобы сделать окрашивание ковров более безопасным для ткацких сообществ и более экологичным для окружающей среды.
«Мы знали, что если мы хотим найти местные микробы в Марокко, нам понадобятся ученые, которые хранят и имеют их на местах», - говорит Джуд. Они работали с марокканскими микробиологами и вместе они собрали образцы растений, почвы и воды в самых разных местах - от обочины дороги до национального парка Талассемтане. «Это было просто невероятно: они хотят наладить долгосрочное сотрудничество, понимая, что сохранение микробов, характерных для данной местности, это действительно путь вперед в нашей области», - поделилась Джуд. «Привнесение микробов из других мест не является правильным подходом, но я полагала, что мы найдем пигментные микробы повсюду, и мы их нашли».
На этом их поиски не закончились. Они также исследовали шоссе, тропы и местные рынки в поисках других источников пигмента, таких как грецкие орехи и листья граната. В кооперативе они организовали красильную студию для экспериментов с этими материалами и разработали рецепты красок, которые позволили получить красные, оранжевые, зеленые, горчично-желтые и темно-коричневые цвета. В конце своего путешествия они создали полезную инструкцию для женщин-ткачих. «Что было удивительно, и что женщины были очень рады, так это то, что мы создали [это руководство], а затем перевели его на арабский язык, чтобы оно было полезным», - говорит Джуд. Они собрали свои находки в 48-страничное руководство с открытым исходным кодом, также переведенное на английский язык, в котором описывался их проект, рассказывалось о микробном крашении и приводились рецепты растительных красителей.
Энн Мэдден и Бруки Джуд вместе делали посев на чашки Петри в надежде выделить бактерии, производящие пигмент. Фото: Jamie House
«Это динамичная модель партнерства, когда все получают выгоду от работы с разными людьми. Мы продолжаем наращивать потенциал с нашими партнерами на местах, которые работают в биобанках, и продолжаем развивать эти отношения, чтобы убедиться, что микробы исследуются и сохраняются в этих различных местах по всему миру», - отметила Мэдден.
