Gentechnisch veränderte Bakterien sehen Farben und geben bunte Abbildungen wie ein Foto wieder – anders als die Schichten eines Farbfilms sogar alle Farben gleichzeitig. Das berichtet eine Arbeitsgruppe um Christopher Voigt vom Massachusetts Institute of Technology in "Nature Chemical Biology". Die Technik ist eine Weiterentwicklung eines bereits 2005 von Voigt und seinem Team für den iGEM-Wettbewerb in synthetischer Biologie entwickelten Verfahrens zur mikrobiellen Schwarz-Weiß-Fotografie. Allerdings ist der Bakterien-Farbfilm ungleich komplizierter: Die Organismen enthalten drei separate Gensysteme, die auf Licht bestimmter Farbe mit der Produktion roter, grüner und blauer Farbpigmente reagieren. Jedes von ihnen besteht aus einem lichtempfindlichen Protein, das nur auf einen gewünschten Wellenlängenbereich reagiert, einem Gensystem, das Pigmente der gewünschten Farbe produziert, und Schaltkreisen, die anhand des Eingangssignals die Produktionssysteme für die Pigmente steuern. Die Arbeitsgruppe demonstrierte die Funktionsweise ihrer Bakterien mit einer blassen, aber deutlich erkennbaren Abbildung verschiedener Obstsorten.

Theoretisch ist das nicht allzu schwer zu erreichen – das Gensystem besteht aus lediglich 18 Genen mit einer Gesamtlänge von etwa 46 000 Basenpaaren. Doch die Umsetzung gestaltete sich schwierig, wie Voigts Arbeitsgruppe in der Veröffentlichung detailliert berichtet. Die Lichtdetektoren mussten für ihre Aufgabe optimiert werden, zusätzlich mussten die Signale der Sensoren für blaues und rotes Licht invertiert werden, was einen zusätzlichen Gen-Schaltkreis erfordert. Außerdem verstärkten die Forscher das Signal mit geeigneten Promotern um ein Vielfaches, während sie die Konzentration potenziell toxischer Komponenten einschränkten.

Das Ergebnis ist ein Bakterienstamm, der als Reaktion auf Licht bestimmter Farbe eine Pigmentkombination ähnlicher Farbe erzeugt – ähnlich einem Farbfoto. Der Nachteil für Hobbyfotografen ist bisher allerdings die Belichtungszeit: Ein Bild dauert 18 Stunden. Allerdings geht es bei der Technik auch nicht um Fotografie. Die Arbeitsgruppe will vielmehr Bakterien erzeugen, die auf ein bestimmtes Lichtsignal hin bestimmte Stoffe erzeugen. Das sei wahrscheinlich billiger und weniger aufwändig als ein chemisches Signal. Zusätzlich könne man die erzeugten Stoffe mit Hilfe einer Belichtungsmaske gezielt nur an bestimmten Orten und in bestimmten Mustern freisetzen, so das Team.