Batteri Ingegnerizzati Producono Pigmento di Polpo su Scala Industriale

La capacità dei cefalopodi di modulare il colore, un fenomeno che ha interessato la scienza per decenni, è intrinsecamente legata alla presenza del pigmento naturale noto come xantomatina. Riprodurre questa sofisticata capacità di mimetismo al di fuori di un organismo animale ha rappresentato storicamente un ostacolo quasi insormontabile per la chimica sintetica. I tentativi precedenti di sintetizzare la xantomatina in laboratorio erano caratterizzati da processi lenti, costi elevati e rese minime, tutti riconducibili alla complessa architettura molecolare del pigmento.

Tuttavia, nel novembre 2025, un team di ricercatori presso l'Università della California a San Diego ha introdotto una tecnica biotecnologica che ridefinisce la produzione di questi composti naturali. Per la prima volta, un microrganismo è stato ingegnerizzato per generare quantità significative di questo pigmento caratteristico di cefalopodi e insetti. Questa ricerca pionieristica ha dimostrato che la biotecnologia può emulare con efficacia processi biologici precedentemente confinati al regno animale.

Il nucleo di questa innovazione risiede nell'uso di un ceppo modificato del batterio Pseudomonas putida, un microrganismo ampiamente impiegato in applicazioni biotecnologiche. Gli scienziati hanno ideato un sistema intelligente che legava la sopravvivenza del batterio alla generazione stessa della xantomatina, evitando le vie metaboliche forzate che spesso inibiscono la crescita cellulare. Questa architettura ingegneristica ha stabilito un vincolo diretto tra la proliferazione cellulare e la sintesi del pigmento desiderato, una strategia definita "biosintesi accoppiata alla crescita".

Il meccanismo centrale prevedeva la creazione di un anello metabolico: ogni molecola di xantomatina prodotta dal batterio rilasciava simultaneamente formiato, una sostanza che fungeva da promotore per la crescita microbica. Questo ha creato un allineamento tra l'interesse intrinseco del microrganismo e l'obiettivo del laboratorio. L'applicazione di questa metodologia ha portato a un incremento della resa produttiva fino a mille volte rispetto ai metodi precedenti, trasformando i batteri in produttori di pigmenti naturali su scala. Ulteriori affinamenti sono stati ottenuti attraverso l'applicazione di tecniche di evoluzione diretta, che hanno permesso ai microrganismi di ottimizzare autonomamente la loro efficienza produttiva, raggiungendo produzioni su scala di grammi partendo da zuccheri semplici come il glucosio.

Questo risultato apre la strada alla manifattura su larga scala di pigmenti naturali, eliminando la necessità di ricorrere a processi chimici inquinanti e offrendo una via pulita, controllata e riproducibile per ottenere composti di alto valore. La xantomatina, nota anche per conferire le tonalità arancioni e rosse brillanti in insetti come le farfalle monarca, può ora essere fabbricata in modo etico ed ecologico. Le potenziali applicazioni di questa biotecnologia si estendono ai materiali reattivi alla luce o al calore, ai rivestimenti intelligenti, ai filtri solari naturali e alle tinture ecologiche. La stessa metodologia ingegneristica potrebbe essere adattata per la produzione di una vasta gamma di sostanze chimiche di valore, attualmente dipendenti da processi petrolchimici o estrattivi non sostenibili.