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哈佛科学家发现了“吃”电的微生物

<p>(a)R palustris TIE-1 WT照射的生物膜比例尺的荧光显微照片,10μm(b)WT照射的生物膜的扫描电子显微照片Nature Communications doi:101038 / ncomms4391在一项新研究中,哈佛科学家表明,细菌Rhodopseudomonas palustris可以利用天然电导率从位于土壤和沉积物深处的矿物中提取电子,同时保留在表面上多年来有大量的时尚饮食吸引了公众的想象力,但哈佛大学的科学家已经确定了可能是最奇怪的他们全部 - 阳光和电力由自然科学的John L Loeb副教授Peter Girguis和有机和进化生物学博士后研究员Arpita Bose领导,研究小组表明,常见的细菌Rhodopseudomonas palustris可以利用天然电导率从位于土壤和沉积物深处的矿物中提取电子,同时保留在表面,在那里吸收产生能量所需的阳光这项研究在2月26日的自然通讯论文中有所描述“当你想到电力和生物有机体时,大多数人都默认使用玛丽雪莱的弗兰肯斯坦,但我们很早就知道所有有机体实际上都使用电子 - 什么构成电 - 做工作,“Girguis说:”本文的核心是一个称为细胞外电子转移(EET)的过程,它涉及将电子移入和移出细​​胞</p><p>我们能够证明这些微生物占据了进入其中心新陈代谢的电力,我们能够描述一些涉及该过程的系统“在野外,微生物依靠铁来提供燃料能量产生所需的电子,但是在实验室建议铁本身对这个过程并不重要通过将电极连接到实验室中微生物的菌落,研究人员观察到它们可以吸收电子来自有色金属的来源,暗示他们也可能在野外使用其他富含电子的矿物质 - 如其他金属和硫化合物 - “这是一个改变游戏规则的人”,Girguis说:“我们已经了解了很长时间有氧和无氧世界主要通过化学物质进出这些结构域相互作用相应地,我们也相信这种扩散过程控制着许多生物地球化学循环的速率</p><p>但是这项研究表明......从某种意义上说,这种进行EET的能力是扩散可以改变我们对有氧和无氧世界之间相互作用的思考方式,并可能改变我们计算生物地球化学循环速率的方式“使用遗传工具,研究人员也能够识别出一种基因</p><p>对于吸收电子的能力至关重要当基因被关闭时,Girguis说,微生物吸收电子的能力下降了大约三分之一“我们对联合国非常感兴趣明确了解基因在电子摄取中的作用,“Girguis说”相关基因在自然界的其他微生物中都有发现,我们并不完全确定它们在这些微生物中的作用</p><p>这提供了其他微生物携带的一些诱人证据这个过程也是如此“新研究的基础是二十多年前奠定的,当时研究人员首次通过将电子分离到构成氧化铁分子的氧原子来表征”吃“铁锈的细菌</p><p>研究人员后来会使用细菌构建一个微生物“燃料电池”,其中细菌传递电子不生锈,而是电极可以收获这种电流如果一些微生物可以通过将电子移动到细胞外产生所需的能量,Girguis及其同事想知道,可以其他人通过吸收电子来做同样的事情</p><p> “这个问题让我们回到了铁,”他说,“这篇论文的重点是微生物是生锈的镜像,而不是使用氧化铁来呼吸,它们实际上是用铁来制造铁氧化物”然而,这种自由铁并不是一件容易的事</p><p>微生物依靠阳光来帮助产生能量,但是它们需要的铁是在表面下方的沉积物中发现的</p><p>为了达到它,并且仍然保留在表面,Girguis说,微生物有开发出一种不同寻常的策略微生物似乎通过天然存在的导电矿物吸收电子 此外,当微生物将电子从铁中拉出时,它们会产生氧化铁晶体,这些晶体沉淀在它们周围的土壤中</p><p>随着时间的推移,这些晶体会变得导电并充当“电路”,使微生物能够氧化它们无法达到的矿物质</p><p> “这样做可以解决这种依赖阳光的生物体的悖论”,Girguis说:“这些生物膜中生长的单细胞微生物已经找到了一种方法,可以从土壤中的矿物质中取出电子并从中吸取电子,这样它们就可以留下来在阳光下“尽管他仍然对使用能够通过燃料电池进行EET发电的微生物的功效持怀疑态度,Girguis说还有其他应用 - 例如制药行业 - 微生物可以投入使用”我认为这里最大的应用机会是使用能够吸收电子产生感兴趣的微生物,“他说,”知道你可以选择它们通过电极“出版物:A Bose等人,”铁氧化光养细菌的电子吸收“,Nature Communications 5,产品编号:3391; doi:101038 / ncomms4391来源:哈佛大​​学图片来源:

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