蓝色牛仔裤，起初是作为淘金矿工的工装裤存在的，而在今天的生活中，蓝色牛仔裤已经成为时尚界的宠儿，基本已经是我们人手一件的时尚单品。牛仔裤的经久不衰，其背后离不开一种古老的染料——靛蓝，或明亮或深沉的蓝色，赋予了牛仔裤时尚感的灵魂。包含牛仔裤在内，全世界每年需要使用5-6万吨靛蓝染料对超过40亿条织物染色。
但鲜为人知的是，当前靛蓝的制造和使用过程存在着诸多对环境不友好的因素，如有毒化学品的使用等，会对环境造成较大的污染。
靛蓝染色技术，在我国春秋战国时期就已经被应用，时至今日，靛蓝的生产和利用都有哪些方式？如何避免大规模生产和利用导致的环境污染呢？靛蓝来自何处？靛蓝是一种微溶于水的非偶氮类着色剂。它的使用历史超过6000年，古埃及木乃伊穿着的一些服装和我国马王堆出土的蓝色麻织物等都是由靛蓝所染成的。靛蓝可能的获取途径主要有三类：植物制备法、化学合成法和微生物制备法。
大自然包罗万象，我们人类苦思不得其解的问题，她往往早已给出了答案，但大自然最真实最奇妙的一面只为那些愿意在她身上花足够心思的人而绽放。关于如何在高效合成并利用靛蓝染色的同时还不造成对环境的危害这个问题，一些植物学家和生物工程师在2018年才读懂了大自然早已给出的暗示，并且成功地进行了模仿。
这个暗示起源于一个现象，即在能用来制备靛蓝的植物蓼蓝中，正常的叶片展示出的颜色是普通的绿色，但是当叶片被破坏后，破损的地方会变成蓝色。
仿生的要义在于取其精髓，这个现象的阐明为想要改变靛蓝生产使用方法的生物工程师提供了启发，对这个现象进行一通分析之后，他们发现，有两个酶在靛蓝生产中发挥着重要的作用，一个负责将比较活跃的吲哚酚转化成稳定的靛苷，即糖基转移酶；一个负责水解靛苷中的糖基，即葡糖苷酶（它是蓼蓝叶片破损后变蓝的关键）。想要模仿植物的这个过程，化用这两个酶的功能是最必要的操作。
经过一番研究后，大肠杆菌成为生物工程师们模仿植物生产利用靛蓝策略的对象。2018年，他们提出并实现了一种全新的、可持续性的靛蓝染色策略。
新的策略先是将吲哚酚的合成途径引入到了大肠杆菌中，完成此次精准模仿的生物工程师的创见在于，他们找到了植物中的糖基转移酶，并且将其表达到了大肠杆菌中，这样大肠杆菌就直接产生了稳定的靛苷，包含靛苷的溶液可以直接被当作染液去浸染织物。
之后再将一个来源于环形芽孢杆菌的葡糖苷酶在另一个大肠杆菌中表达，这个大肠杆菌可以将葡糖苷酶分泌到细胞外的培养基中，最后利用包含葡糖苷酶的培养基再去洗与靛苷混合过的织物，将织物上存留的靛苷转化成吲哚酚。吲哚酚经氧气的氧化变成靛白，最后再转化成靛蓝，这样就完成了一轮染色。
这样一来，新的策略中靛苷可以被视作一种染料分子，它的生成过程完全来源于微生物——大肠杆菌，基本避免了有毒化学品的使用以及苛刻的反应条件。由靛苷到靛蓝的利用过程靠的也是来源于微生物的功能和自然过程，规避掉了传统化学染色过程中连二亚硫酸钠的大量使用。从过程的环保和可持续性上完胜化学生产策略。过程更环保了，那染色的效果及成本与传统化学方法相比究竟怎么样呢？我们可以通过一些图片和数字来略窥一二。
首先他们选择了了靛苷和靛蓝作为染料，接着分别用新策略和化学还原法进行染色，结果发现两种策略都能将试验所用的布料染成蓝色，尽管新策略的效果与化学还原法相比稍逊色一些。
从两种染色策略需要的染料滴度或者说浓度来比的话，通常的保险粉还原法染色时靛白的浓度大概是4g/L左右，要达到同等浓度，大肠杆菌产靛苷的滴度需要达到9g/L，但现在实际上的滴度只能达到2.9g/L，所幸靛苷比较稳定，浓度可以通过浓缩发酵液得到提升。
生物靛苷可以被用作一种有效的，不使用还原剂的棉纺织物染料。两种染色策略有很大的区别，尽管新策略在经济性上还不能与化学合成靛蓝及染色相媲美，但考虑到靛蓝从第一次化学合成到最终的产业化也经历了将近20年，这个生物学家提出来的新的染色策略未来究竟能在这个行业扮演什么样的角色，我们还应该给生物工程师一些时间去跨越理想和现实的差距。
这次仿生的故事还有后续，为这项工作做出主要贡献的作者在博士毕业后，凭借该项工作作为共同创始人和首席科学家创建了初创公司，旨在推动新型靛蓝染料的商业化应用，而她的导师则是该公司的学术顾问。这其实代表着一种非常好的科研模式：学生时代搞科研，针对现存的问题去提“从0到1”的解决方案，毕业后以学生阶段取得的科研成果为主做企业，去做“从1到99”的技术优化和提升。
最终弥补理想和现实的差距，让实验室的科研成果能够真正的造福社会，这种科研范式非常值得有志于做产业化研究的初级研究人员所借鉴。
复盘这个精准模仿植物制造并利用靛蓝的过程，还能给我们带来一个启示，给未来复制类似的仿生操作提供参考：首先作为一个优秀的研究人员，必须得关注或者去寻找重要的科学或工程问题。其次，必须得对与所关注问题相关的自然现象有足够的关注和了解，无论是直接的了解还是间接的了解，对自然现象了解的越透彻才有可能利用她的智慧。