Budú raz elektroniku napájať baktérie, ktoré vydychujú elektrinu?

3

Hlboko pod morským dnom malé baktérie „vydychujú“ elektrinu cez dlhé, tenké šnorchle. Vedci teraz našli spôsob, ako zapnúť a vypnúť elektrický dych týchto mikróbov. Tieto bizarné baktérie sa spoliehajú na dva proteíny, ktoré sa spájajú do jednej vlasovej štruktúry nazývanej pilus, uvádza sa v štúdii, ktorú tím zverejnil v novej štúdii v časopise Nature. Mnohé z týchto pilusov ležia tesne pod bakteriálnou membránou a pomáhajú vytlačiť šnorchle z bunky do okolitého prostredia, čím umožňujú mikróbu dýchať.

Tento objav nielenže odhaľuje niečo neočakávané o biológii baktérií, ale mohol by takisto dláždiť cestu novým technológiám, siahajúcim od výkonných batérií poháňaných mikróbmi až po nové lekárske postupy pri liečbe bakteriálnych infekcií. Baktérie patria do rodu Geobacter a možno ich nájsť na celom svete hlboko v podzemí v pôdach, ktoré sú úplne bez kyslíka. Ľudia sa spoliehajú na kyslík pri premene potravy na využiteľnú energiu a pri pohlcovaní elektrónov, ktoré sú pozostatkom tohto metabolického procesu. Keby sa zvyšné elektróny hromadili, rýchlo by sa stali pre telo toxickými.

Predplatné NEXTECH 2021

Rovnako ako ľudia aj mikróby Geobacter počas metabolizmu vytvárajú odpadové elektróny, ale nemajú prístup ku kyslíku ako my. Aby sa teda zbavili prebytočných elektrónov, obalia sa tenkými vodivými vláknami, tzv. nanodrôtmi, ktoré dokážu prenášať elektróny z mikróbov von do iných baktérií alebo minerálov v prostredí, ako je oxid železitý. Tieto tenké nanovlákna majú 100 000-krát menšiu šírku ako ľudský vlas a môžu prenášať elektróny na obrovské vzdialenosti, stovky až tisíce krát dlhšie ako pôvodné telo mikróba.

My nemôžeme dýchať kyslík, ktorý je od nás vzdialený 100 metrov, no tieto baktérie používajú nanodrôty ako šnorchel, ktorý im umožní dýchať na takú veľkú vzdialenosť. A tento pôsobivý výkon generuje elektrický prúd, pretože elektróny neustále prúdia cez dlhé nanodrôty. Hoci nanodrôty boli objavené už začiatkom roku 2000, až teraz vedci zistili, z čoho sú tieto bunkové šnorchle vlastne vyrobené. Spočiatku sa nazdávali, že ide o proteíny typu pili, tie však neobsahujú žiadne kovy, napríklad železo, ktoré vedú elektrický prúd.

Vedci preto skúmali baktérie Geobacter pomocou kryo-elektrónovej mikroskopie (cryo-EM), čo je technika, pri ktorej vyslanie lúča elektrónov cez látku umožní zhotoviť snímku molekúl, ktoré ju tvoria. Vtedy zistili, že nanodrôty sú tvorené proteínmi nazývanými cytochrómy, ktoré ľahko prenášajú elektróny po svojej dĺžke. No hoci tím odhalil chemické zloženie nanodrôtov, v biochemických hodnoteniach baktérií Geobacter sa stále objavovali proteíny pili. Ak teda pili nevedú elektrinu, čo tu vlastne robia?

Pri iných bakteriálnych druhoch sa pili nachádzajú pod bunkovou membránou a pohybujú sa ako malé piesty; tento pohyb im umožňuje posúvať proteíny cez membránu nahor a von z bunky. V sérii experimentov tím zistil, že pili v baktérii Geobacter plnia podobnú úlohu, pretože pomáhajú posúvať nanodrôty cez mikrobiálnu membránu. Keď tento piestový proteín chýba, cytochrómy uviaznu vo vnútri baktérie. Keď gén vrátili späť, cytochrómy sa dokázali dostať von z baktérie. Toto bol teda vypínač baktérií.

V budúcnosti vedci plánujú skúmať, ako mnohé iné druhy baktérií budujú nanodrôty a využívajú ich na dýchanie elektriny. Majú takisto záujem preskúmať praktické využitie tohto procesu. Výskumníci používajú kolónie baktérií Geobacter na napájanie malej elektroniky už viac ako desať rokov, ale zatiaľ dokážu produkovať len malé množstvo energie. Teraz sa ukázalo, že kolónie môžu byť pod vplyvom elektrického poľa vodivejšie, čo by mohlo pomôcť zvýšiť výkon. Zapínanie alebo vypínanie elektrickej energie by mohlo vedcom poskytnúť ďalší stupeň kontroly.

Zdroj: livescience.com.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

3 komentáre

Nie reakcia na: Budú raz elektroniku napájať baktérie, ktoré vydychujú elektrinu?

11.9.2021 20:09
Nie, nebudu
Reagovať

RE: Nie reakcia na: Nie

19.9.2021 08:09
Pokus 2. Prvy pokus ste mi zmazali. Spojenie vdychovat elektrinu je nezmysel. Generovat je spravnejsie. Takze vydychovat elektrinu v ziadnom pripade nebude.
Reagovať

RE: Nie reakcia na: Nie

19.9.2021 08:09
Vychychuju elektrinu ? To co je za slovne spojenie ? LOL . Nie nebudu vydychovat elektrinu. Generovat mozno, ale vydychovat urcite nie.
Reagovať

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať