Ukryte włókna bakteryjne wspierają sieć elektryczną natury

Jak donoszą naukowcy z Yale, podobne do włosów białko ukryte w bakteriach działa jak włącznik/wyłącznik naturalnej „sieci elektrycznej”, globalnej sieci generowanych przez bakterie nanoprzewodów, które przenikają przez wszystkie beztlenowe gleby i głębokie baseny oceaniczne. w dzienniku. charakter temperamentu. „Ziemia pod naszymi stopami, cała kula ziemska, przewodzi elektryczność” — powiedział Nikhil MalvankarD., adiunkt biofizyki molekularnej i biochemii w Instytucie Nauk Mikrobiologicznych na Zachodnim Kampusie Uniwersytetu Yale i starszy autor badań. „Te wcześniej ukryte włókna bakteryjne są przełącznikiem molekularnym, który kontroluje uwalnianie nanoprzewodów, które tworzą sieć elektryczną natury”.

Wszystkie żywe istoty oddychają tlenem, aby pozbyć się nadmiaru elektronów podczas przekształcania składników odżywczych w energię. Jednak bez dostępu do tlenu bakterie glebowe żyjące głęboko w oceanach lub zakopane pod ziemią przez miliardy lat wykształciły sposób oddychania poprzez „wdychanie metali”, jak nurkowanie z rurką, przez maleńkie włókna białkowe zwane nanodrutami.

Dwa białka wewnątrz ukrytej bakterii, której brakuje tlenu, wypompowują nanodruty, które zasadniczo wypluwają elektrony. Naukowcy starają się wykorzystać tę naturalną sieć elektryczną do wytwarzania energii elektrycznej, nowych biopaliw, a nawet samonaprawiających się komponentów elektronicznych.

Dwa białka wewnątrz ukrytej bakterii, której brakuje tlenu, wypompowują nanodruty, które zasadniczo wypluwają elektrony. Naukowcy starają się wykorzystać tę naturalną sieć elektryczną do wytwarzania energii elektrycznej, nowych biopaliw, a nawet samonaprawiających się komponentów elektronicznych. Wideo: https://youtu.be/8_gEVyt17xw

Jednak sposób, w jaki bakterie glebowe wykorzystują te nanoprzewody do produkcji elektryczności, pozostaje tajemnicą. Od 2005 roku naukowcy są przekonani, że nanodruty są zbudowane z białka zwanego pili („włosy” po łacinie), które wiele bakterii pokazuje na swojej powierzchni. Jednak w opublikowanych badaniach 2019 I 2020, zespół kierowany przez Malvankara wykazał, że nanodruty są zbudowane z zupełnie innych białek. „To była niespodzianka dla wszystkich na boisku, która budziła pytania Tysiące postów – powiedział Malvankar.

W ramach nowego badania absolwenci Yangqi Gu i Vishok Srikanth wykorzystali mikroskopię krioelektronową, aby ujawnić, że struktura pilusów składa się z dwóch białek i zamiast działać jak same nanodruty, pilusy pozostają ukryte w bakteriach i działają jak tłoki, zmuszając nanoprzewody do środowiska. Wcześniej nikt nie podejrzewał takiej konstrukcji.

Autorzy twierdzą, że zrozumienie, w jaki sposób bakterie tworzą nanoprzewody, pozwoli naukowcom przystosować bakterie do wykonywania szeregu funkcji – od zwalczania infekcji powodujących choroby lub odpadów biologicznych po tworzenie żywych obwodów elektrycznych. Pomoże również naukowcom, którzy chcą wykorzystać bakterie do wytwarzania energii elektrycznej, tworzenia biopaliw, a nawet do opracowania samonaprawiającej się elektroniki.

Inni autorzy to Aldo Salazar-Morales, Ruchi Jain, Patrick O’Brien, Sophia Yi, Fadel A. Samatey i Sibel Ebru Yalcin, wszyscy z Yale University, a także Rajesh Soni z Columbia University.