2019-10-09 20:57:01
微生物吃掉电子以获得能量

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人体比其自身的细胞拥有更多的微生物。这些微生物通过与人类不同的代谢途径生存。

圣路易斯华盛顿大学的Arpita Bose博士有兴趣了解这些无处不在的微生物的代谢,并将这些知识用于解决能源危机和其他应用。

她实验室最大的研究问题之一是了解光铁蛋白,或使用外部来源的光和电子固定碳。人类消耗的能源大部分来自植物等光养生物的固碳作用。固碳涉及利用光能为糖的生产提供燃料,然后我们将其消耗为能源。

在玻色(Bose)开始研究之前,科学家发现某些微生物与环境中的电发生相互作用,甚至向环境捐赠电子。玻色假设相反也可以成立,并试图证明某些生物也可以在其环境中接受来自金属氧化物的电子。玻色使用一种名为帕氏红假单胞菌TIE-1(TIE-1)的细菌菌株鉴定了这一过程,称为细胞外电子吸收(EEU)。

在证明某些微生物可以从周围环境吸收电子并识别出一组编码该功能的基因后,Bose发现该功能取决于是否还存在光源。没有光,这些生物就失去了吸收电子的能力的70%。

由于玻色研究的生物可以依靠光作为能源,玻色假设电子对光的这种对光的依赖性可以表明电子在光合作用中的功能。在随后的研究中,Bose的团队发现微生物正在摄取的这些电子正在进入其光系统。

为了证明电子在碳固定中起作用,Bose和她的团队研究了一种名为RuBisCo的酶的活性,该酶在将二氧化碳转化为可分解为能量的糖中起着不可或缺的作用。他们发现,当发生EEU时,RuBisCo的表达和活性最强,并且在没有RuBisCo的情况下,这些生物失去了吸收电子的能力。这一发现表明,像TIE-1这样的生物能够从其环境中吸收电子,并将其与光能结合使用以合成分子作为能源。

除了拓宽我们对新陈代谢的多样性的理解之外,Bose的研究对可持续性具有深远的影响。这些微生物有可能在清洁能源的生产中发挥不可或缺的作用。

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