Mõte saada nähtamatuks on kaua kõlanud nagu ulmekirjanduse lubadus, kuid teadus teeb samme, mis toovad selle visiooni üha lähemale reaalsusele. Veelgi põnevamaks teeb selle tõsiasja, et inspiratsiooniallikaks on üks nutikamaid ja salapärasemaid mereloomi. Kaheksajalad, kes suudavad hetkega muuta oma värvi ja nahatekstuuri, on teadlastele pakkunud hindamatu väärtusega bioloogilise võtme. Just nende naha pigment ksantomatiin ja selle erakordsed optilised omadused on sütitanud uue uurimissuunaga. Täna sillutab see teed tehnoloogiale, mis võib põhjustada murrangu nii kosmeetikas kui ka sõjaväe kasutatavates maskeerimissüsteemides.
Kaheksajalad, kes „kaovad silmist”
Kaheksajalgade fenomen on teadlastele ammu teada: ühel hetkel helgib nende nahk oranžides või roosades toonides, järgmisel hetkel on nad aga täielikult ümbritseva liiva, riffide või kividega ühte sulandunud. Selle optilise „maagia” taga peitub erakordselt keeruline bioloogiline süsteem ning pigment ksantomatiin on üks selle võtmekomponente. Seni sai inimkond seda nähtust vaid imetleda, sest pigmenti ei olnud võimalik tööstuslikult kasutada. Laborites õnnestus seda saada vaid väga väikestes kogustes – umbes viis milligrammi liitri kohta –, mis ei võimaldanud ühtki praktilist tehnoloogilist rakendust.
Ootamatu läbimurre tuli siiski üpris ebatavalisest suunast: sünteetiliste meetodite asemel otsustasid teadlased luua elava pigmendivabriku.
Bakterid kui pigmenditehased
California Ülikooli San Diegos teadlaste meeskond astus julge sammu: keemilise sünteesi asemel otsustati kunstlikult muuta mullabakterit Pseudomonas putida. See organism „ümber programmeeriti” geneetiliselt nii, et tema ellujäämine sõltuks ksantomatiini tootmisest.
Seda nimetatakse kasvu sünteesiga siduvaks biokeemiliseks süsteemiks: pigmendi tootmise käigus vabanev formaat muutub bakteritele oluliseks toitumisallikaks. Teisisõnu – mida rohkem pigmenti bakter toodab, seda paremini ta elab ja paljuneb.
Protsessi täiustati adaptiivse evolutsiooni meetodite ja bioinformaatika abil. Baktereid kasvatati sadades korduvates tsüklites ning iga vooru järel valisid teadlased välja need rakud, mis tootsid pigmenti kõige efektiivsemalt. Tulemus ületas kõik ootused: geneetiliselt muundatud bakterid suutsid toota üks kuni kolm grammi ksantomatiini liitri kohta – umbes tuhat korda tõhusamalt kui kõik varasemad katsed.
Uurimistulemused avaldati põhjalikult 3. novembril 2025 ajakirjas Nature Biotechnology. Projekti rahastasid USA Riiklikud Terviseinstituudid, Mereväe uurimisbüroo, Šveitsi Riiklik Teadusfond ja Novo Nordisk Fond.
Mis on ksantomatiin ja miks see on nii eriline?
Ksantomatiin on keeruka ehitusega looduslik pigment, millel on unikaalsed valguse peegeldumise, neeldumise ja hajumise omadused. Looduses toimib see kui optiline modulaator, mis võimaldab peajalgsetel sekundite jooksul oma välimust muuta.
Just see omadus – <strongäärmiselt kiire ja tundlik reaktsioonimehhanism – on olnud teadlaste ammune unistus. Enne geneetiliste tehnoloogiate läbimurret oli ksantomatiin aga liiga haruldane, kallis ja ebapraktiline. Nüüd on olukord täielikult muutunud.
Kui pigmenti saab toota suures koguses, stabiilselt ja madala hinnaga, avab see tee päris, mitte üksnes teoreetiliste rakendusteni.
Rakendusvõimalused: kosmeetika, nutikad pinnad ja sõjaline maskeering
Tööstus valmistub juba võimaliku ksantomatiinibuumi tulekuks. Võimalikud rakendusvaldkonnad on erakordselt laiad.
Kosmeetika. Ksantomatiin blokeerib tõhusalt ultraviolettkiirgust, mistõttu võib sellest saada põhikomponent uue põlvkonna keskkonnasõbralikes päikesekaitsekreemides. Praeguseid UV-kaitsevahendeid kritiseeritakse sageli keemiliste ühendite pärast, mis reostavad merd, seega oleks looduslik alternatiiv märkimisväärne edasiminek.
Tekstiil ja värvid. Pigment võib asendada naftakeemial põhinevaid värvaineid, anda materjalidele keskkonnatingimustele tundlikke omadusi ning võimaldada luua „nutikaid” katteid, mis reageerivad valgusele või temperatuurile.
Elektroonika. Fotoelektroonilised komponendid, mis kasutavad ära pigmendi võimet valgust „juhtida”, võivad inspireerida uusi ekraani-, anduri- ja isegi energiat tootvate pindade tehnoloogiaid.
Sõjatööstus. Kuigi teadlased käsitlevad seda teemat ettevaatlikult, on ilmne, et kaitsetööstus tunneb suurt huvi materjalide vastu, mis võimaldavad reaalajas värvi muuta. Sellest võib kujuneda tulevikus adaptatiivse maskeeringu alus: mitte enam lihtsalt mustritega kangad, vaid pinnad, mis kohandavad oma värvi ümbritseva keskkonnaga sama osavalt nagu kaheksajalad.
Uus bioinseneeria ajastu
Scrippsi instituudi teadlaste välja töötatud meetod on universaalne platvorm. See tähendab, et sama tehnoloogilist loogikat saab rakendada ka paljude teiste keerukate looduslike ühendite tootmiseks.
Kuigi kommertstoodeteni on veel pikk tee minna, on üks juba selge: looduslikke protsesse matkiv tööstus võib muuta sünteetilist keemiat sama põhjalikult, nagu naftakeemia omal ajal muutis varasemaid tehnoloogiaid.
Ksantomatiini läbimurret peetakse juba nüüd üheks olulisemaks 2025. aasta biotehnoloogia sündmuseks. Ja ehkki nähtamatuse kostüümideni on veel tublisti aega, tähistab põhimõte – kasutada elusaid mikroorganisme materjalide sünteesiks, mida loodus ise suures koguses ei tooda – täiesti uut etappi tööstuse arengus.
Fotod on illustratiivsed © Canva.
