Ученые обнаружили бактерии, которые "дышат" электричеством
Команда из Университета Райса показала, что некоторые бактерии дышат, вырабатывая электричество, что позволяет им нормально развиваться в бескислородной среде.
Работа опубликована в журнале Cell.
Большинство современных организмов используют кислород для метаболизма и получения энергии. Кислород служит конечным приемником (акцептором) электронов в цепочке реакций, в результате которых вырабатывается энергия. Но бактерии, которые намного старше современных организмов, таких как люди и растения, выработали другие способы дыхания в условиях недостатка кислорода. Бактерии могут развиваться в глубоководных жерлах или человеческом кишечнике.
Кислород энергоэффективен, но для поддержания клеточного метаболизма подходят и другие конечные акцепторы электронов, например, углекислый газ. Но до сих пор все описанные процессы бескислородного дыхания использовали внутриклеточный акцептор. Оказалось, что даже это необязательно: бактерии могут использовать внешние электропроводящие поверхности. То есть в прямом смысле "выдыхать" электроны.
Моделирование показало, что бактерии могут поддерживать свой метаболизм, разряжая электроны во вне. Лабораторные испытания подтвердили, что бактерии, помещенные на проводящие материалы, продолжают нормально развиваться.
Эта работа имеет далеко идущие практические последствия. Биотехнологические процессы, такие как очистка сточных вод, могут быть значительно улучшены за счет управления электронным дисбалансом. Бактерии, вырабатывающие электричество, могут устранить этот дисбаланс, чтобы поддерживать эффективную работу систем.
"Наша работа закладывает основу для использования бактерий, которые функционируют практически как растения в процессе фотосинтеза, то есть используют свет и углекислый газ", – говорит соавтор работы профессор Кэролайн Аджо-Франклин.
Новая технология даст возможность использовать биоэлектронные датчики в средах с недостатком кислорода и предлагает новые инструменты для медицинской диагностики, мониторинга загрязнения и исследования дальнего космоса.