Bakterijos veikia savo baterijas

Geležies mineralinis magnitas tarnauja įvairių rūšių bakterijoms kaip energijos kaupiklis

Geobacter sulfurreducens rūšies bakterijos energijai gaminti naudoja geležį. © NSF / Anna Klimes ir Ernie Carbone, UMass-Amherst
skaityti garsiai

Bakterijų pasidalijimas: Kai kurios bakterijos naudoja geležies mineralus, pavyzdžiui, įkraunamas baterijas. Kaip dabar išsiaiškino tyrėjai, specializuoti mikroorganizmai gali kaupti savo energiją mažose magnetinėse nanodalelėse. Šią energiją gali panaudoti kitos bakterijos, kaip reikia, aiškina tyrėjai žurnale „Science“.

Mikroorganizmai pasižymi nepaprastu sugebėjimu išgyventi ir išgyventi beveik bet kurioje nenuodingoje aplinkoje. Iš praktiškai kiekvienos medžiagos šios grupės specialistams pavyksta pasisemti energijos - pavyzdžiui, geležies. Iki šiol buvo žinoma, kad tam tikros bakterijos kaip energijos šaltinį gali naudoti chemines reakcijas su įvairiomis formomis geležimi.

Geležį oksiduojančios bakterijos kaip savo elektronų šaltinį naudoja tirpią, du kartus teigiamą geležį (Fe (II)): jos ištraukia elektronus iš geležies ir „iškrauna“ jas taip, kad jų būtų trivalentėje formoje (Fe (III)). Geležį mažinančios bakterijos mažina trivalentius geležies mineralus ir naudoja juos energijai. Anksčiau nebuvo aišku, ar dėl besikeičiančių aplinkos sąlygų bakterijos, turinčios šiuos skirtingus metabolizmo kelius, gali dalintis elektronais.

Bakterijos, priešingos medžiagų apykaitai

Andreas Kappleris iš Tiubingeno universiteto ir jo kolegos pateko į šio klausimo esmę. Tyrėjai panaudojo tai, viena vertus, geležį oksiduojančias bakterijas Rhodopseudomonas palustris, kurios taip pat yra fototrofinės, todėl gali įgyti energijos iš saulės. Antrosios tyrėjų ištirtos mikrobų rūšys buvo geležį mažinančios bakterijos Geobacter sulfurreducens, kurioms trūksta fototrofinių savybių. Geomikrobiologai pasirinko mineralinį magnetitą kaip geležies formą, nes jame yra ir dvivalentės, ir trivalentės geležies.

Laboratoriniame eksperimente tyrėjai dabar veikė geležį oksiduojančias ir redukuojančias bakterijas, esančias jų aplinkoje esančiam magnetui ir pakaitomis imituojamiems dieną ir naktį. Tada, naudodamiesi įvairiais analizės metodais, jie ištyrė, ar bakterijos pernešė ar pašalino elektronus į geležį, tai yra, ar vyko redukcijos ir oksidacijos procesai ir tokiu būdu įgyti energijos mikroorganizmams. displėjus

Magnetas kaip baterija

Rezultatai parodė, kad bakterijos iš tikrųjų naudojo magnetitą kaip energijos šaltinį arba kaip energijos kaupiklį. Priešingi medžiagų apykaitos keliai pirmiausia sukuria sąlygas gaminti kitos rūšies bakterijas energijai: dienos šviesoje viena iš bakterijų magneto nanodalelių atima reikalingus elektronus ir lygiai taip pat išskiria geležį. Tada tamsoje bakterijos tapo aktyvios ir dominavo atvirkštiniame procese, palikdamos elektronų perteklių ant magneto.

Bakterijos šį iškrovimo ir įkrovimo mechanizmą pakartojo per kelis ciklus - procesas vyko taip pat, kaip su įkraunama baterija. „Taigi akumuliatorius vėl ir vėl buvo naudojamas šiuose dienos ir nakties cikluose su bakterijomis“, - sako Andreasas Kappleris. "Mes manome, kad daugelis kitų bakterijų rūšių, randamų aplinkoje, pavyzdžiui, fermentuojančios bakterijos, kurios paprastai nenaudoja geležies energijai, taip pat gali naudoti magnetitą kaip bateriją." (Mokslas, 2015; doi: 10.1126 / science.aaa4834)

(Eberhardo Karlso universitetas T bingen, 2015 03 27 - Rinkodaros teisės turėtojas)