Джерело зображення, Аламі

харчуються

Вони є мікробами, які розробили мінімальну дієту.

Вони не заважають їсти їжу або кисень. Все, що їм потрібно для виживання, - це чиста електрична енергія.

Багато разів живуть на брудному морському дні або вздовж берегів річок, Y біологи можуть переконати їх вийти з криївки, встромивши електрод в осад.

Найближчі до електрода бактерії навіть розвиватимуть біологічні еквіваленти до ліній електропередач поза вашим тілом, тому інші мікроби можуть підключатися до джерела.

Це, справді, жива електрична мережа від чого, крім того, ми могли б отримати вигоду всі.

Крім усього іншого, це може забезпечити ефективний спосіб поводження з токсичними відходами.

Без посередників

Вони схожі на щось із науково-фантастичного роману, але поведінка цих мікробів не така екзотична, як це звучить.

Джерело зображення, Наукова фототека

Geobacter metallireducens - це дивовижна бактерія.

Всі організми на Землі, навіть люди, повинні використовувати енергію, щоб залишитися в живих.

Y що енергія надходить у формі електронів, ті самі крихітні негативно заряджені частинки, які створюють струм, коли проходять через електричні дроти в ланцюзі.

Люди, поряд з більшістю інших організмів, ми отримуємо наші електрони з цукру в їжі, яку ми їмо.

У серії хімічних реакцій, що відбуваються всередині наших клітин, виділяються електрони, які в кінцевому підсумку перетікають у кисень, той самий кисень, який ми щойно вдихнули через легені. Цей потік електронів є тим, що живить наші тіла.

А це означає, що проблема однакова для всіх істот. Будь то одноклітинна бактерія чи блакитний кит, вони повинні знайти джерело електронів і місце, де їх розрядити, щоб завершити ланцюг.

Без кисню

Багато організмів живуть у середовищі з низьким вмістом кисню і повинні знайти альтернативні способи розряду електронів.

Джерело зображення, Наукова фототека

Бактерія бере свої електрони з металів.

Для деяких, це означає "дихаючі" метали замість кисню.

У 1987 році, Дерек Ловлі та його лабораторія в Університеті Массачусетсу, США., знайшов першу з цих бактерій на березі річки Потомак, поблизу Вашингтона, округ Колумбія.

Називається Geobacter metallireducens, отримує свої електрони з органічних сполук.

Бактерії харчується відходами - включаючи етанол - "дихаючи" залізом замість кисню, тобто передаючи свої електрони оксидам металів, що знаходяться поза клітиною.

Це робиться за допомогою спеціальних мінімальних волосоподібних проводів, що стирчать з поверхні клітини., і вони діють так само, як мідні дроти при проведенні електрики. Їх називають "мікробними нанопроводами".

І він може вижити завдяки джерелам енергії, недоступним для більшості живих організмів.

Доки може ефективно «харчуватися» забрудненням, перетворення органічних сполук з розливів нафти у вуглекислий газ.

Джерело зображення, Наукова фототека

Ось так виглядає бактерія, яка їсть уран.

Також перетворення розчинних радіоактивних металів, таких як плутоній та уран, у нерозчинні форми з меншою ймовірністю забруднювати підземні води.

Y в цьому процесі вони виробляють електроенергію.

Утилізуйте та виведіть з організму

Насправді, деякі бачать майбутнє, в якому такі пристрої, як смартфони, живляться від мікробних паливних елементів, які використовують водорості, сечу або стічні води - останнє з переробленої енергії.

У 1988 році, через рік після відкриття Ловлі, мікробіолог Кеннет Нілсон з Університету Південної Каліфорнії виявив другу бактерію, що виводить електрони, в озері Онеїда в штаті Нью-Йорк.

Shewanella oneidensis дихати киснем, коли є, але на мулистих берегах озера, де його мало, мікроорганізм передає свої електрони безпосередньо оксиду марганцю, генеруючи постійний потік електроенергії.

І це можна зробити з іншими металами, такими як залізо.

Під мікроскопом - Shewanellaздається, довгі, схожі на волосся нарощення стирчать із зовнішньої мембрани.

Спочатку вважалося, що він проводить електрони, як мідні дроти, як у випадку з Geobacter, але виявляється, довгі нитки проводять лише тоді, коли сушать у лабораторії.

Натомість ШеванелаЗдається, він запускає електрони з клітин за допомогою транспортних молекул, що називаються флавінами, та білками на зовнішній мембрані, які називаються цитрохромами..

Більш чистий

Існують навіть бактерії, які можуть збирати електрони в чистому вигляді., ефективно «поїдаючи» електрони з мінералів та гірських порід.

Джерело зображення, Аламі

Озеро Онеїда, будинок Shewanella oneidensis.

В певному сенсі, отримувати електричну енергію безпосередньо від розетки.

Аннете Роу, яка навчалася у Нілсона, знайшла шість нових видів бактерій на дні океану, яке може жити лише на електриці.

Роу взяв зразки осаду з гавані Каталіна на узбережжі Каліфорнії і вставив у них електроди. Потім він змінював напругу на електродах, щоб побачити, чи будуть бактерії "з'їдати" електрони з електрода або розряджати електрони.

І знайшов це, коли іншого джерела їжі немає, бактерії брали електрони безпосередньо з електродів.

У своєму природному середовищі існування бактерії, ймовірно, беруть електрони безпосередньо із заліза та сірки на морському дні.

Встановлено, що багато інших бактерій в основному харчуються або виділяють електроенергію.

Живіть лише на цьому

"Святий Грааль" був би видом, який може їсти і виділяти електрони, який міг би існувати повністю лише на електриці, без будь-якого іншого джерела енергії.

Джерело зображення, Наукова фототека

Geobacter metallireducens з його "дротами" електрики.

Ловлі каже, що їх уже виявили. Вкажіть на це деякі види Геобактер можуть безпосередньо переносити електрони на електроди, а також безпосередньо приймати електрони між собою.

У 2015 році ми це дізналися мікроби, які живляться електронами, і мікроби, які виводити банку формувати обладнання та передають електрони один одному, приєднання до загальної електричної мережі.

На дні океану є величезні запаси метану, що виділяються мікробами, які живляться залишками мертвих водоростей і затонулих тварин.

Якщо метан потрапить в атмосферу, газ посилить глобальне потепління, але, на щастя, консорціум мікробів тримає його під контролем.

"Однією з найцікавіших розробок є концепція передачі електронів між видами, - говорить Ловлі, - Це дозволяє мікроорганізмам здійснювати реакції, яких вони не могли б зробити окремо".

Кабель для бактерій

І Ловлі також виявив інші спільноти бактерій, які можуть передавати електрони безпосередньо один одному.

У більш екстремальній версії процесу деякі з’єднуються, утворюючи довгі «кабелі» в місцях, де кисню мало.

Щоб впоратися з цією ситуацією, ці бактерії, які належать до сімейства Desulfobulbaceae, утворюють ланцюжки, одна клітина в діаметрі, що тягнеться до декількох сантиметрів, величезна відстань для організму, яка ледь досягає трьох-чотирьох мікрометрів.

Джерело зображення, Аламі

Електрика - це джерело енергії для кожного живого організму.

Перша бактерія в ланцюзі бере електрони з сульфіду і передає їх наступній, поки остання в ланцюзі остаточно не передає електрони кисню.

Здатність вижити лише за допомогою електронів - це розумний метод, коли ресурсів і їжі не вистачає, наприклад, ситуація на дні океану або глибоко під землею.

Якщо є життя в інших світах, таких як Марс або Європа, одна з супутників Юпітера, вона, ймовірно, буде існувати в таких середовищах.

Але незалежно від того, чи коли-небудь було виявлено таке позаземне життя, відкриття бактерій, які харчуються та виділяють електроенергію, є надзвичайно важливим.

Все, що вам потрібно, - це забезпечити їх електродом, на який вони можуть "дихати" електронами.

Таким чином, вони можуть викрасти електрони з токсичних, нафтових та ядерних відходів, очищаючи наше забруднення та виробляючи електроенергію в процесі.

Непогано для простих одноклітинних організмів.