חילוץ ואפיון של פיגמנט נפתאזארין גליקוזילי חדש מ-Aspergillus unguis AUMC15225 ממנגורוב

מדוע צבע מהטבע חשוב

מהבגדים שאנו לובשים ועד המזון שאנו אוכלים, צבעים סינתטיים נמצאים בכל מקום—ורבים מהם מעוררים חששות בריאותיים וסביבתיים. מחקר זה בוחן דרך חדשה להשיג צבע עז ויציב ממקור מפתיע: פטרייה הגדלה על שורשי מנגרוב בים האדום. החוקרים גילו ומיפו בקפידה את המבנה של פיגמנט אדום שלא תואר קודם, המשלב ליבת צבען קלאסית עם סוכר טבעי, מה שהופך אותו גם לידידותי למים וגם לעמיד באופן יוצא דופן. העבודה שלהם מצביעה על אפשרות לפיתוח צבעים עתידיים שיהיו בטוחים יותר לאנשים ולמערכות אקולוגיות ובו־בזמן יעמדו בחום, באור ובזמן.

מפעל חבוי על שורשי המנגרוב

יערות מנגרוב שוכנים בקצה בין היבשה לים, שם השורשים נחפרים במים מלוחים ומשתנים. תנאים קשים אלה מעודדים מיקרובים עם כימיה יוצאת דופן, כולל פטריות המייצרות מולקולות מגן כדי להתמודד עם הלחץ. הקבוצה בודדה פטרייה כזו, Aspergillus unguis, שגדלה על שורשים אוויריים בשמורת מנגרוב בים האדום. כשהגדילו את הפטרייה בתרבית מלוחה במעבדה, הנוזל השקוף הפך לאדום בהדרגה לאחר כ־תשעה ימים. טיימינג זה סייע להצביע שהפיגמנט הוא מוצר "משני"—משהו שהפטרייה מייצרת לא לצורך גדילה בסיסית אלא כנראה להגנה או הישרדות—מה שמרמז על תרכובת מתמחה ועשויה להועיל.

ממרק אדום לפיגמנט טהור

כדי לעבוד עם הפיגמנט, המדענים נאלצו תחילה להוציא אותו מתוך מדיום התרבית. מאחר שהצבע נשאר עקשן בשכבת המים כאשר ערבבו עם ממסים שמנוניים, הם ידעו שהוא פולארי מאוד—כלומר נמשך באופן טבעי למים ולא לשומנים. לאחר הסרת חלבונים וזיהומים אחרים קיבלו אבקה חומה‑אדמונית כהה שהתמוססה לחלוטין באלכוהול איכותי. קלות החילוץ הזו מהווה יתרון על פני פיגמנטים הכלואים בתוך תאים, שדורשים שיבוש מכני. ניסויים ראשוניים גם הראו שהפיגמנט לא מעורבב עם כימיקלים צמחיים שכיחים כגון פנולים או פלבונואידים, אך כן כלל מרכיבי פחמימה, מה שמרמז שסוכר מחובר בכימיה לליבת הצבע.

צבע שנשאר חזק

רבים מהצבעים הטבעיים דוהים או משתנים כאשר נחשפים לחום או לחומציות וקבסיות קיצוניות, מה שמגביל את השימוש המעשי בהם. הפיגמנט החדש התברר כעקשן באופן יוצא דופן. הוא שמר על צבעו בטווח pH מזרחי מאוד ועד בסיסי חזק ועמד בטמפרטורות עד לנקודת הרתיחה של המים, כשהוא מאבד רק אחוזים בודדים של העוצמה שלו. אפילו לאחר שישה חודשים בטמפרטורת החדר לא נצפה שינוי ניכר או שקיעה. תכונות אלו, בשילוב עם הנטייה שלו לאהוב מים, הופכות את הפיגמנט למועמד חזק ליישומים שבהם יציבות הצבע קריטית—ממזון וטקסטיל ועד קוסמטיקה וציפויים שצריכים לעמוד בתהליכים ואחסון.

פיצוח האדריכלות של הפיגמנט

כדי להבין מדוע הפיגמנט מתנהג כל כך טוב, פנו החוקרים לכלי מדידה מבנית שונים. מדידות ספיגת אור הראו פיק חתימה טיפוסי למשפחת תרכובות המכונות נפתוקווינונים, שנעשה בהן שימוש רב כצבעים ונחקרו לפוטנציאל רפואי. כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים הפרידה את הפיגמנט לשני צורות כמעט זהות, שנושאות את אותו הצבע אך נבדלות במעט בסידור התלת‑ממדי. ניתוח אינפרא‑אדום, ספקטרומטריית מסה ורנ״מ התכנסו למבנה יחיד: טבעת נפתאזארין קלאסית—החלק שמעניק את הגוון האדום העמוק—מעוטרת בסוכר בעל חמישה פחמנים הנקרא ערבינוזה, המחוברת דרך "גשר" של חמצן. המבנה הסופי, שמו 2‑O‑β‑L‑arabinofuranosyl‑5,8‑dihydroxy‑1,4‑naphthoquinone, הוא הראשון מסוגו שתואר בטבע, והשתי הצורות מוסברות היטב כסטריאואיזומרים—ווריאנטים מראתיים באופן שבו טבעת הסוכר מסתובבת במרחב.

לאן גילוי זה יכול להוביל

על ידי מעקב אחר הפיגמנט משורשי המנגרוב ועד התכנון המולקולרי שלו, המחקר פותח דלת לטכנולוגיות צבע ירוקות יותר. החיבור לסוכר משפר את מסיסות המים וסביר שהוא מגן על ליבת הצבע, מה שעוזר להסביר את היציבות ומרמז על התנהגות ביולוגית מועדפת, כגון רעילות בלתי‑ספציפית נמוכה יותר והתאמה טובה יותר לרקמות חיות. בעוד שהעבודה אינה כוללת בדיקות השפעות ביולוגיות או מיפוי מלא של מסלול הייצור בפטרייה, היא מקימה את פטריות הקשורות למנגרוב כמקור מבטיח לצבעים טבעיים חדשים. בפשטות, המחברים מצאו ופיענחו צבע אדום עמיד וידידותי למים המיוצר על‑ידי פטרייה מושפעת מהים—דווקא סוג המרכיב שעשוי יום אחד לסייע להחליף צבעים סינתטיים בעייתיים באלטרנטיבות בטוחות ובר־קיימא יותר.

ציטוט: Alkersh, B.M., Ghozlan, H.A., Sabry, S.A. et al. Extraction and characterization of a novel glycosylated naphthazarin pigment from mangrove Aspergillus unguis AUMC15225. Sci Rep 16, 11238 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43500-0

מילות מפתח: פיגמנטים טבעיים, פטריות מנגרוב, נפתוקווינון, צבעים מבוססי ביולוגיה, מטבוליטים משניים של פטריות