尽管它们大多是微观的，但 细菌 在自然界中扮演着非常重要的角色。它们可以 帮助森林在火灾后重新生长， 影响更大生物的健康，并生活在 复杂的菌落中，看起来像一件扎染衬衫。一些细菌甚至可以反射光线，呈现出色彩的外观，而无需像自然界中大多数多彩物体那样 使用色素。为了从基因层面了解这种特性是如何工作的，一个国际研究团队设计了一个实验，并使用 人工智能 模型来研究其背后的机制。他们在最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项 研究 中详细阐述了一些重要的生态联系。这些发现可能带来受自然启发的更环保的染料。
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在 蝴蝶翅膀 或 某些鸟类羽毛 上发现的虹彩颜色是由微小的结构通过细菌反射光线产生的。一些细菌菌落形成闪闪发光的形状，而不是使用色素来反射光线中的颜色。为了更深入地研究这种特性，本研究的团队 对 87 种结构色细菌和 30 种无色菌株进行了 DNA 测序。他们确定了负责这些闪闪发光的细菌菌落的基因。该团队还训练了一个 人工智能 模型，根据 DNA 预测哪些细菌会产生虹彩。
“借助这个模型，我们分析了来自国际开放科学存储库的超过 250,000 个细菌基因组和 14,000 个环境样本，”该研究的合著者、德国耶拿大学生态学家 Bas E. Dutilh 在一份 声明 中说。
令人惊讶的是，这些使羽毛或翅膀具有反射性的基因也存在于生活在 海洋深处 且没有阳光照射的细菌中。
“我们发现，负责结构色的基因主要存在于海洋、淡水以及潮间带和深海区域等特殊生境中，”Dutilh 说。“相比之下，宿主相关生境（如人类微生物组）中的微生物表现出的结构色非常有限。”
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研究结果表明，多彩的细菌菌落结构和形状不仅仅用于 反射光线，因为它们也存在于无阳光的生物中。据该团队称，这可能意味着结构色对细菌具有某些重要功能。它们可能保护细菌免受 危险病毒 的侵害，或者可能使细菌能够有效地定殖漂浮的食物颗粒，以维持它们在海洋贫瘠区域的生存。
未来，这些发现可用于开发 更环保的染料 和材料，以及基于这些自然结构而非合成材料的可持续技术。
