19 ноември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Електрическите форми на живот, които живеят от чиста енергия

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 24 февруари 2019 в 00:50149250
Geobacter . Кредит: Derek Lovley / SPL

За разлика от всеки друг живот на Земята, тези необичайни бактерии използват енергия в най-чистата ѝ форма - ядат и дишат електрони - и те са навсякъде, разказва NewScientist.

Вкарайте електрод в земята и те ще дойдат - живи клетки, които ядат електричество. Известно е, че бактериите могат да оцелеят, използвайки различни източници на енергия, но никои не са толкова странни като тези. Те са като чудовището на Франкенщайн, съживено от галванична енергия, само че тези „електрически бактерии“, са съвсем реални и се появяват навсякъде.

За разлика от всяко друго живо същество на Земята, електрическите бактерии използват енергия в нейната най-чиста форма - чиста електроенергия под формата на електрони, събрани от скали и метали. Вече знаем за два такива рода - Shewanella и Geobacter.

Сега биолозите демонстрират, че могат да привлекат много повече от скалите и морската кал, като ги изкушат с малко електричество. Експериментите за отглеждане на бактерии на електродите на батериите показват, че тези нови, невероятни форми на живот основно се хранят с електричество и отделят електричество.

Това не би трябвало да е изненада, коментира Кенет Нейлсън (Kenneth Nealson) от Университета на Южна Калифорния, Лос Анджелис. Ние знаем, че животът в основата си е поток от електрони: "Вие ядете захари, които имат излишни електрони, и вдишвате кислород, който с удоволствие ги взема".

Нашите клетки разрушават захарите и електроните преминават през в сложен набор от химически реакции, докато не се предадат на гладния за електрони кислород.

„Животът е хитър. Той знае как да изсмуче електроните от всичко, което ядем, и да ги държи под контрол”

В процеса клетките правят АТФ, молекула, която действа като единица за съхранение на енергия за почти всички живи същества. Преместването на електроните е ключова част от създаването на АТФ. „Животът е много хитър“, коментира Нейлсън. „Той знае как да изсмуче електроните от всичко, което ядем, и да ги държи под контрол”.  В повечето живи същества организмът пакетира електроните около молекули, които могат безопасно да ги пренасят през клетките, докато не бъдат изхвърлени на кислорода.

"Именно така създаваме цялата си енергия и тя е еднаква за всеки организъм на тази планета", обяснява Нейлсън. ”Трябва да има поток от електрони, за да се получи енергия. Ето защо, когато някой задуши друг човек, той е мъртъв за минути. Спирате снабдяването с кислород и електроните вече не могат да текат.

Видео: Електрическите бактерии се свързват, за да образуват проводници.

Откриването на електрическите бактерии показва, че някои основни форми на живот могат да премахнат захарните посредници и да се справят с енергията в нейната най-чиста форма - електрони, събрани от повърхността на минералите. „Наистина е чуждо, знаете“, коментира Нейлсън. „В известен смисъл, извънземно”.

Екипът на Нейлсън е един от малкото, които  отглеждат тези бактерии директно на електроди, поддържайки ги живи с електричество и нищо друго - нито захари, нито някакъв друг вид хранителни вещества. Все едно човек да се храни като бута пръстите си в електрическия контакт, обяснява изследователят.

За да отглежда тези бактерии, екипът събира утайки от морското дъно, занася ги в лабораторията и вкарва електроди в тях.

Първо изследователите измерват естественото напрежение в седимента, преди да заложат малко по-различно от него. Малко по-високото напрежение предлага излишък от електрони; малко по-ниското напрежение означава, че електродът лесно ще приеме електрони от всичко, което желае да ги освободи. Бактериите в седиментите могат или да „изядат” електроните от по-високото напрежение, или „да дишат” електроните на електрода с по-ниско напрежение, генерирайки ток. Този ток се приема от изследователите като знак какъв вид живот са уловили.

Електрическо дихание

На конференцията за геоложки науки Goldschmidt в Сакраменто, Калифорния, миналия месец Шиу-ли Ли (Shiue-lin Li ) от лабораторията на Нейлсън представи резултатите от експериментите за отглеждането на дишащи електричество в утайки, събрани от пристанището на Санта Каталина в Калифорния. Ямини Джангир (Yamini Jangir), също от Университета на Южна Калифорния, представи отделни експерименти, увеличили електродишащите, събрани от кладенец в Долината на смъртта в пустинята Мохаве в Калифорния.

В Университета в Минесота в Сейнт Пол Даниел Бонд (Daniel Bond) и колегите му публикуват експерименти, които показват, че могат да отглеждат вид бактерии, които събират електрони от железен електрод (mBio, doi.org/tqg). Това изследване, заяви наставникът на Джангир Мо Ел-Наггар (Moh El-Naggar),  е най-убедителният пример, който досега сме имали, за консумация на електричество без добавена храна.

Но Нейлсън казва, че предстои още много. Неговият докторант Анет Роу (Annette Rowe) идентифицира до осем различни вида бактерии, които консумират електричество. Тези резултати са представени за публикуване.

Нейлсън е особено развълнуван, че Роу е открила толкова много видове електрически бактерии,  много различни една от друга, и нито една от тях няма нищо общо с Shewanella или Geobacter. „Това е страхотно. Това означава, че има голяма част от микробния свят, за която не знаем”.

"Използваме електроди, за да имитираме техните взаимодействия", разказва Ел-Наггар. Изследователите планират да инсталират батерия в златна мина в Южна Дакота, за да видят какво могат да намерят там.

НАСА също се интересува от съществата, които живеят дълбоко под земята, защото такива организми често оцеляват с много малко енергия и могат да предложат начини на живот в други части на Слънчевата система.

Електрическите бактерии биха могли да имат практическа употреба тук на Земята, като например създаването на биомашини, които правят полезни неща като почистване на отпадъчни води или замърсени подпочвени води, докато черпят собствената си енергия от средата.

Освен практичните приложения, друга вълнуваща перспектива е да се използват електрически бактерии за изследване на фундаментални въпроси за живота, като например колко е минимумът енергия, необходим за поддържане на живота.

За това се нуждаем от следващия етап експерименти, отбелязва Юрий Горби (Yuri Gorby), микробиолог от политехническия институт Rensselaer в Троя, Ню Йорк - бактериите трябва да се отглеждат не на един електрод, а между два. Тези бактерии ефективно ще ядат електрони от единия електрод, ще ги използват като източник на енергия и ще ги дават на другия електрод.

Горби смята, че бактериални клетки, които едновременно ядат и дишат електрони, скоро ще бъдат открити.

"Електрическа бактерия, отглеждана между два електрода, може да се запази почти вечно", отбелязва Горби. "Ако нищо не я изяде или унищожи, то теоретично трябва да можем да поддържаме този организъм неопределено дълго."

Жици в калта

Електрическите бактерии са във всички форми и размери. Преди няколко години биолозите откриха, че някои произвеждат подобни на косъм влакна, които действат като жици, пренасящи електрони назад-напред между клетките и в околната им среда. Те ги нарекоха микробни нанопроводници.

Ларс Питър Нилсен (Lars Peter Nielsen) и неговите колеги от Университета в Орхус, Дания, са установили, че десетки хиляди електрически бактерии могат да се обединят, за да образуват вериги, които пренасят електрони на няколко сантиметра - огромно разстояние за бактерия с дължина само 3 или 4 микрометра. Това означава, че бактериите, живеещи в морската кал, където не прониква кислород, имат достъп до кислорода, разтворен в морската вода като се държат една за друга.

Такива бактерии се появяват навсякъде, коментира Нилсен. Един от начините да разберете дали има такива електронни същества, е да поставите буца пръст в плитка чиния, пълна с вода, и да я завъртите внимателно. Пръстта трябва да се разпадне. Ако това не стане, вероятно жиците от бактерии я държат цяла.

Може да забележите проблясъка на жиците, когато раздробите почва и я оставите на слънчева светлина (вижте видеото).

Това не са просто куриози такива кабели провеждат електричество, както и кабелите, които свързват тостера към електрическата мрежа. Това би могло да разкрие интересни изследователски възможности, включващи гъвкави лабораторни биокабели.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Биология
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.