Uma equipe liderada por Ajo-Franclin na Biosocentista da Universidade de Rice, Caroline, descobriu como certas bactérias respiram eletricidade, usando um processo natural que empurra os elétrons em torno deles, em vez de respirar oxigênio. Pesquisar, publicado Célula No mês passado, a energia limpa e a biotecnologia industrial podem permitir um novo desenvolvimento.
Os pesquisadores vislumbram a técnica oculta antes da vida das bactérias, identificando como essas bactérias são externas aos elétrons. Este trabalho, que integra a biologia à química eletrônica, forma a base para tecnologias futuras que usam os recursos exclusivos desses organismos microscópicos.
“Nossa pesquisa não apenas resolve um mistério científico crônico, mas também indica uma nova e potencial estratégia de sobrevivência da natureza”, disse o Diretor do Instituto de Biologia Sintética de Rice e o Instituto de Prevenção e Pesquisa do Câncer (CPRIT) do Texas, disse Biosiens.
Explicação
A maioria dos organismos modernos depende do oxigênio para fazer metabolismo alimentar e expressar energia. O oxigênio atua como o receptor eletrônico final em uma cadeia de reações que produzem energia. No entanto, bactérias muito mais antigas do que organismos modernos, como seres humanos e plantas, desenvolveram aberturas de alto mar e outras maneiras de respirar um ambiente privado de oxigênio, incluindo intestinos humanos.
Os pesquisadores descobriram que algumas bactérias usam compostos naturalmente para transferir naftocuinonas para elétrons em superfícies externas. Esse processo, conhecido como respiração exterior, permite que as bactérias obtenham sucesso sem oxigênio.
Os cientistas há muito observam esse modo anormal de respiração e o usaram na biotecnologia como algo em uma caixa preta. Agora, uma equipe liderada por um arroz apresentou seu processo-um avanço que sugere a respiração de saída que pode ser muito mais comum que a natureza do que a crença anterior.
“Essa nova invenção da respiração é uma maneira simples e fofa”, diz Biki Bapi Kundu, o primeiro autor da pesquisa e o primeiro autor da pesquisa. “Os nefthoquinos agem como o Molecular Courier, transportam elétrons para fora da célula para que as bactérias possam quebrar a comida e produzir energia”.
Imitar a vida sem ar
Os pesquisadores de Rice participaram do Palson Lab da Universidade de San Diego, da Universidade da Califórnia, para testar sua pesquisa. Usando modelagem avançada de computadores, eles imitam o crescimento de bactérias em um ambiente livre de oxigênio, mas são ricos em superfícies condutivas.
As simulações mostram que as bactérias podem realmente segurá -las dos elétrons através da descarga. Outros testes laboratoriais confirmaram que as bactérias colocadas em materiais condutores continuam aumentando e produzindo eletricidade, respirando efetivamente pela superfície.
O metabolismo bacteriano dessa inter-disciplina aprofundou o metabolismo do metabolismo e publicou eletronicamente um método em tempo real para afetar o monitoramento e o comportamento bacteriano.
Tecnologia limpa e aplicativos além do aplicativo
Essa base tem um impacto prático de longe na descoberta. Por melhor gerenciamento de desequilíbrios eletrônicos, o processo de biotecnologia pode ser significativamente desenvolvido como tratamento de águas residuais e biológico. Os sistemas de bactérias de oxlismo de eletricidade podem consertar esses desequilíbrios para continuar com eficiência.
“Nosso trabalho estabelece o fundamento do uso de dióxido de carbono por meio de eletricidade renovável, onde as bactérias agem da mesma maneira que as usinas com a luz solar”, disse AJ-Franclin. “Ele abre a porta para criar uma tecnologia mais inteligente e mais sustentável com biologia no núcleo”.
A tecnologia pode permitir sensores bioletrônicos em um ambiente privado de oxigênio, fornecendo novos equipamentos para diagnóstico de tratamento, monitoramento da poluição e exploração profunda.
Os co-autores deste estudo incluem Jayant Krishnan, Richard Jazubin, Arjun Patel, Bernhard Palson e UC Sun Daniel Jilinsky. CPRIT e NOVO Nordisk Foundation financiados para estudo.