科学者やファッション企業は、産業用に持続可能な繊維や染料を生産するために、しばらくの間微生物に依存してきました。研究者らは現在、プラスチックを含まないセルロースベースのビーガンレザーを生産し、黒く染色できるように細菌を遺伝子組み換えした。物質と色の色素の両方を生成するように細菌が操作されたのはこれが初めてである。将来的には、この技術により他のテキスタイルやカラフルなパターンも可能になる可能性があります。
水、電気、原材料など、衣料品やその他の繊維の生産には膨大な資源が使用されます。これは自然を犠牲にしたものです。ファッションにおける最も環境に悪影響を与えるプロセスの 1 つは、合成化学物質を使用した染色です。黒い染料、特に革の染色に使用される染料は特に有害です。この問題を解決するために、研究者たちはしばらくの間、有機的で持続可能な代替品を探してきました。繊維原料や顔料を生産する菌類や細菌が使用されます。
たとえば、皮革の代替原料は、細菌によって生成されるセルロースです。セルロースは、すでに繊維製品に使用されている、堅牢で柔軟で展性のある素材です。 「バクテリアセルロースは本来ビーガンです。また、牛の成長には、皮革用の牛の繁殖にかかる炭素排出量、水、土地利用、時間のごく一部しか必要としません」とインペリアル・カレッジ・ロンドンの上級著者トム・エリス氏は説明する。 「プラスチックから作られる皮革の代替品とは異なり、バクテリアセルロースは石油ベースの化学物質を使用せずに製造することもでき、環境中で安全に生分解されて無毒な製品になります。」
バクテリアから作られた黒い革
エリスと彼の同僚はロンドンの企業と協力して、このようなビーガンレザーを開発しました。生産時に黒く染めているのも特徴です。これを行うために、研究者らはセルロース生成細菌であるコマガタエイバクター・ラエティカスのゲノムを変更し、黒い色素ユーメラニンも生成できるようにした。この強力な天然色素は、2 番目のタイプのメラニンとともに、私たちの髪、肌、目の色を決定します。微生物のヘルパーがユーメラニンを生成できるように、生物学者は、別の細菌からのメラニン代謝による酵素の遺伝子をその細菌に挿入しました。
黒のヴィーガンレザー用に改良された「微生物工場」を使用して、研究者らは財布と靴のプロトタイプを製造した。これを行うために、彼らはまず長方形または特注の靴型の容器で細菌を最大 14 日間培養しました。グルコースポリマーからなる淡黄色のバイオフィルムが細菌培養物の表面、つまりセルロース組織に形成されます。その後、生物学者らは容器を約 2 日間振盪し、培地を酸性ではなく中性の pH 値を持つ緩衝液に置き換えました。細菌は増殖を続ける代わりに、この環境によって刺激されて黒い色素を生成し、それが以前に形成された組織に沈着しました。
エリスと彼の同僚は、得られたセルロースレザーを滅菌して乾燥させ、それを切断して縫い合わせて財布や靴の最終形状を作りました。その結果、プラスチックを含まないビーガンの黒革で作られた製品が誕生しました。これは、エリスと彼の同僚が報告しているように、より持続可能なファッション業界に向けた重要な一歩です。生物学者らによると、理論的には同じ原理を利用して、綿やカシミアなどの他の繊維の持続可能な代替品として適したセルロース繊維を製造できる可能性があるという。
カラフルな柄のテキスタイルも可能ですか？
研究者らが実証したように、必要に応じて組織の色を理論的に調整することもできる。彼らは他の微生物から追加の遺伝子を導入することで細菌のゲノムを変更した。次に、細菌は青色光の下で赤色蛍光タンパク質を生成します。この光がパターンまたはロゴの形で成長中のセルロース組織に投影されると、細菌はその場所にのみ赤色に光るパターンまたはロゴを生成しました。組織の非照射部分は染色されないままでした。研究チームは、細菌を適切に改変すれば、理論的には異なる色や模様の織物が可能であると報告している。
研究者らによると、例えば、対応する遺伝子を細菌のゲノムに導入することで赤色色素のフェオメラニンや青色のインジゴ色素を生成することが考えられるが、このパターン形成と黒色ユーメラニンの組み合わせはまだ成功していないという。 「正確な白黒パターンを実現することはできませんでしたが、さらに最適化すれば実現できるはずです」と彼らは報告しています。
「私たちのプロトタイプが示すように、私たちのテクノロジーは実際の製品を生産するのに十分な規模で機能します。ここから、私たちは美学だけでなく、代替的な形、パターン、テキスタイル、色を考慮することができます」と、インペリアル・カレッジ・ロンドンの筆頭著者ケネス・ウォーカー氏は述べています。彼のチームはすでにさまざまな色のセルロース製品に取り組んでいます。 「私たちはファッション業界と協力して、生産ライン全体で衣類をより環境に優しいものにすることを楽しみにしています」とエリスは言います。
出典：インペリアル・カレッジ・ロンドン；技術記事: Nature Biotechnology、 doi: 10.1038/s41587-024-02194-3
