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​食电菌无需糖以电子为食:或为另生平命模式

2024-02-29 11:44 来源:网络 点击:

食电菌无需糖以电子为食:或为另生平命模式

地杆菌

地杆菌

有一种细菌与地球上的其他任何生命都差异,这种细菌靠最纯情势的能量——电子为生,它们吃的、呼吸的都是电子!它们无处不在。在地上插一根电极,输入电子,它们就会赶来:它们是以电为食的活细胞。

找到它们的要领很简朴,把一些尘埃放在盛满水的浅盘子里,轻轻旋转,灰尘就会分隔。假如没有分隔,很也许就是被细菌天生的“电缆”毗连在一路。固然经过通电而复生的弗兰肯斯坦只是科幻小说,但这种“食电细菌”却是真真实实的,四处都也许蹦出来。

泥浆中的食电细菌

食电细菌外形、巨细各不沟通。几年前,生物学家发明有些食电细菌长出了毛发状的细丝,就像电线,能在细胞和它们的情形中往返传输电子。他们把这种电细菌叫做“微生物纳米线”。

今朝已知的食电细菌有两种:希瓦氏菌和地杆菌。它们能用一点电液吸引更多岩石和深海泥浆中的电子。研究职员在电池的电极上作育这种细菌,功效发明,从本质上说,这种生物吃入的和倾轧的都是电。

在上个月加利福尼亚召开的“戈德施密专程球科学大会”上,南加利福尼亚大学洛杉矶分校肯尼斯·尼尔森尝试室的李雪林(音译)讲述了他们的尝试功效。南加利福尼亚大学的雅米妮·杨格讲述了另一项独立尝试,他们的细菌样原来自加利福尼亚莫哈维戈壁衰亡峡谷的一口井。杨格的导师穆·厄尔那伽说,迄今他们已经作育出了食电细菌,只用电子而不消任何其他食品。

尼尔森指说,他的博士生安妮特·罗威已经辨认出8种差异的食电细菌,每一种都与其他菌种截然差异,与已知的希瓦氏菌和地杆菌也绝不相像。“这意味着尚有一个整体的微生物天下是我们从不知道的。”

无需电子“中介”的生命

尼尔森小组在加利福尼亚圣卡特琳娜海港网络了一些沉积物,带到尝试室,插入电极举办作育尝试。他们检测了沉积物的天然电压,然后施加了一个略高的电压和一个略低的电压,用以提供特殊电子和接收开释的电子。这样一来,沉积物中的细菌既能从高电压处“吃入”电子,又能向低电压处“呼出”电子,并发生电流。可否检测到电流,是研究职员判定沉积物中有没有这种细菌的信号。

“根基上,这就像拿一块沉积物,插入电极,然后问一声‘好了,谁喜好这个’?”尼尔森说。只用电流就能让它们保留,不必要糖及其他任何营养物质。对人类来说,这就像我们直接把手指插进电插座去充电,是极其伤害的。

对这种细菌,人们也不消太受惊,由于生命原来就是电子流,尼尔森说:“你吃入糖,摄入了过量电子,你呼吸氧气,再把多余的电子倾轧去。”我们的细胞解析糖,电子流经一系列伟大的化学回响最终与缺乏电子的氧团结。

在这一进程中,细胞合成了三磷腺苷酸(ATP)。ATP是险些全部生掷中都有的一种贮存能量的分子。电子轮回是合成ATP的要害步调。“生命很是智慧。它能算出奈何从我们吃的食品中吸出电子,节制电子均衡。”尼尔森说。在大部弟子掷中,身材把电子“打包”在分子中,携带它们安详地通详尽胞,再交给氧气。

“这是我们制造能量的方法,地球上全部的生命都是这样。”尼尔森说,“电子必需活动才气得到能量。这也是为何一小我私人掐住另一小我私人的脖子让他无法呼吸,他会在几分钟内死去。割断了氧气供应,电子就无法活动。”

食电细菌的发明表白,某些最根基的生命情势可以省去作为中介的糖,直接操作最纯的能量情势——电子,从矿物外貌网络。“这是真正的外来物种。从某种意义上说,这就是异形。”尼尔森说。

现实与研究用途

对付下一阶段的尝试,纽约伦塞勒工学院微生物学家尤利·乔拜说,细菌应该不是在一个电极上发展,而是在两个电极之间发展。这些细菌能从一个电极上很快吃下电子,并在另一个电极上开释电子,以是它们可以作为一种能源。

乔拜信托,人们会很快发明既能吃下电子,又能呼出电子的细菌细胞。“一种发展在两个电极之间的食电细菌,究竟上就能将自身生命永久维持下去,只要没什么对象来吃它或粉碎它的话。从理论上说,我们能把这种生物永久养着。”

美国国度航空航天局也对这些地下生命很感乐趣,由于这种生物凡是只必要少少能量就能保留,它们代表着太阳系中的另一种生命模式。

在地球上,食电细菌也有着现实的用途,好比缔造用于洁净下水道或地下污水的生物呆板,它们能从情形中获取自身所需的能量。尼尔森将这种生物呆板称为自供电有效装备(SPUDs)。

除了现适用途以外,另一个有远景的方面是用食电细菌来研究生命的根基题目,好比维持生命所需的能量最小绝对值是几多、必要几多电液就能让一个活的电细菌继承保留?“对食电细菌来说,所需的能量是维持生命,维持保留。”乔拜说。在这一状态下,细胞不能发展或繁殖,但还能修复细胞器。好比改变尝试电压,从细胞上压迫能量,以找到这个最小绝对值。