Loading

Электрические бактерии помогут в создании «живых» батареек

Создано 28.03.2013 10:13
Автор: Евгений

Электрические бактерии помогут в создании «живых» батареек
Ученым давно было известно, что морские анаэробные бактерии под названием Shewanella oneidensis, которых можно найти глубоко в океанических отложениях и почве, способны производить электрический ток при воздействии тяжелых металлов, таких как железо и марганец.

В результате недавних экспериментов специалистам удалось выяснить, что белки в клеточных мембранах этих микроорганизмов могут переносить электроны со скоростью, достаточной для генерирования энергии, необходимой бактериям для выживания.

Точно так же, как человек вдыхает кислород и использует его для производства энергии, бактерии Shewanella oneidensis используют минералы, такие как оксид железа, для своеобразного дыхания, объясняет соавтор исследования Лианг Ши, микробиолог из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США. «Известно, что бактерии получают электричество при помощи передвижения электронов через клеточную мембрану, но то, как эти электроны передаются от бактерии минералу, остается загадкой», - отмечает Ши.
Есть два возможных варианта объяснения происходящему: белки мембраны могут передавать электроны непосредственно на поверхность минерала, или же белки могут использовать другие молекулы, которые помогают им переносить электроны через поверхность мембраны.
Чтобы получить наглядную картину того, как бактерии генерируют электрический ток, исследователи создали пузырчатую структуру из молекул жира, покрытых такими белками. Получившаяся структура сымитировала клеточную мембрану бактерии. Такие пузырьки изучать гораздо легче, чем настоящие бактериальные клетки, которые заполнены другими структурами. Кроме того, эксперименты проводились в бескислородной среде, так как кислород может повлиять на химические реакции.

Пузырьки содержали донорский электрон во внутренней части, а внешняя их часть подвергалась воздействию минералов с содержанием железа. Ученые измеряли скорость электрического тока, который образовался на поверхности мембраны. В итоге оказалось, что скорость очень велика – достаточно, чтобы предположить, что бактерии используют в природе этот механизм для генерирования электротока.Электрические бактерии помогут в создании «живых» батареек
«Наше исследование демонстрирует, что эти белки могут непосредственно «дотрагиваться» до поверхности минерала и создавать электрический ток. Это значит, что бактерии могут просто лежать на поверхности металла или минерала и проводить электричество через свою клеточную мембрану», - рассказывает автор исследования Том Кларк, биолог из Университета Восточной Англии, Великобритания.
Понимание того, как функционируют эти бактерии, поможет ученым разработать био-батарейки, способные, к примеру, хранить энергию для датчиков в отдаленной природной среде. И наоборот, процесс насыщения бактерий электричеством может использоваться для того, чтобы заставить микроорганизмы производить полезные материалы.
Био-батарейки уже разрабатываются, подчеркивает Лианг Ши, хоть и не в рамках этого исследования. Следующий вопрос в том, как эти белки, передвигающие электроны, впишутся в общую систему не только в лабораторных пузырчатых структурах.

Источник: Livescience

Комментарии:

Похожие статьи об экологии