 |
|
Ученые научили бактерии вырабатывать электричество
|
|
Микроорганизмы обладают множеством уникальных свойств и скрытых умений. Например, выработка электрической энергии. Эта способность может использоваться и на практике, например, для очистки сточных вод. Способность открыта относительно недавно и активно изучается учеными. Суть открытияИсследователи под руководством Г. Базана установили, что если насытить питательную среду бактерий разновидности Geobacter и Rhodopseudomonas железом, то одна разновидность микробов будет отдавать минералу электроны, другая – отнимать их. В результате получается по сути «живой» аккумулятор. Вдохновение ученые черпали в открытии тридцатилетней давности, когда в озере Онайда были обнаружены особые микроорганизмы Shewanella oneidensis. Они способны жить в аэробной и бескислородной среде и имеют природную способность вырабатывать электроэнергию. Из них даже удалось получить работающий топливный элемент. В процессе его разработки был уточнен и механизм, который позволяет этим небольшим живым существам генерировать электроток.
Электрическую энергию микробы производят в процессе дыхания, но роль кислорода при этом выполняют другие вещества минерального происхождения, такие как железо. В процессе жизнедеятельности бактериальная клетка отнимает электроны у материала при помощи специальных трансмембранных белков-посредников. За счет этого на клетке и накапливается поверхностный потенциал. Причем мембрану микроорганизма можно модифицировать внеся нужные белки искусственно, то есть заставить вырабатывать электричество практически любой микроорганизм. Для этого группа исследователей разработала особую молекулу DFSO+. Она содержит железо и при встраивании в мембрану клетки выполняет ту же функцию, что и оригинальные белки электропродуцирующих бактерий. Чтобы понять весь процесс, биоматериал должен был быть заморожен, а чтобы продолжать иследования использовали низкотемпературные сканирующие зондовые микроскопы (модели от Nanomagnetics Instruments - самые известные https://nanoafm.ru/produktsiya/nizkotemperaturnye-skaniruyushchie-zondovye-mikroskopy)
Процесс модификации был достаточно прост:
После ряда замеров было установлено, что искусственная молекула работает в их клетках гораздо эффективнее природных аналогов. Но есть и недостаток – молекула сохраняется в мембране не более месяца, чего недостаточно для промышленного использования открытия. Теперь ученые разрабатывают способы постоянной модификации микроорганизмов методом генной инженерии. В перспективе это позволит значительно оптимизировать очистку сточных вод и компенсировать энергозатраты на этот сложный процесс. Источник - https://nanoafm.ru/ |
