โดย นิโคเลตตา ลานีส เผยแพร่เมื่อ กันยายน 02, 2021 สล็อตเว็บตรง Animation shows a hair-like structure called a pili pushing a nanowire through the membrane of a bacterial cellโครงสร้างคล้ายเส้นผม (สีฟ้าอ่อน) ในจุลินทรีย์ Geobacter ผลักนาโนไวร์ (สีแดง) ออกผ่านพื้นผิวของเซลล์ นาโนไวร์เหล่านี้ช่วยให้แบคทีเรีย “หายใจออก” ไฟฟ้า (เครดิตภาพ: นิกิล มัลวานการ์ / มหาวิทยาลัยเยล)
ลึกลงไปใต้ก้นทะเลแบคทีเรียวัยรุ่น “หายใจออก” ไฟฟ้าผ่านท่อหายใจยาวผอมและตอนนี้นัก
แบคทีเรียที่แปลกประหลาดเหล่านี้พึ่งพาโปรตีนสองชนิดซึ่งรวมตัวกันในโครงสร้างเหมือนเส้นผมเดียว
ที่เรียกว่า pilus นักวิจัยรายงานในการศึกษาใหม่ตีพิมพ์วันพุธ (1 กันยายน) ในวารสาร ธรรมชาติ (เปิดในแท็บใหม่). พิไลเหล่านี้จํานวนมากอยู่ใต้เยื่อหุ้มแบคทีเรียและช่วยผลักท่อหายใจออกจากเซลล์และเข้าสู่สภาพแวดล้อมโดยรอบจึงช่วยให้จุลินทรีย์หายใจได้การค้นพบนี้ไม่เพียง แต่เปิดเผยสิ่งที่ไม่คาดคิดเกี่ยวกับชีววิทยาของแบคทีเรีย แต่ยังสามารถปูทางสําหรับเทคโนโลยีใหม่ ๆ ตั้งแต่แบตเตอรี่ที่ขับเคลื่อนด้วยจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพไปจนถึงการรักษาทางการแพทย์ใหม่สําหรับการติดเชื้อแบคทีเรียผู้เขียนอาวุโส Nikhil Malvankar ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีวฟิสิกส์โมเลกุลและชีวเคมีที่สถาบันวิทยาศาสตร์จุลชีววิทยาของมหาวิทยาลัยเยลกล่าวกับ Live Science
ที่เกี่ยวข้อง: ชีวิตที่รุนแรงบนโลก: 8 สิ่งมีชีวิตที่แปลกประหลาด
แบคทีเรียเป็นของ Geobacter สกุลและสามารถพบได้ทั่วโลกเติบโตใต้ดินลึกในดินที่ปราศจากออกซิเจนโดยสิ้นเชิง มนุษย์พึ่งพาออกซิเจนเพื่อแปลงอาหารเป็นพลังงานที่ใช้งานได้และเพื่อเติมอิเล็กตรอนที่เหลือจากกระบวนการเผาผลาญนี้ หากอิเล็กตรอนที่เหลือสะสมอยู่พวกมันจะเป็นพิษต่อร่างกายอย่างรวดเร็วมัลวานการ์กล่าวว่าเช่นเดียวกับมนุษย์จุลินทรีย์ Geobacter สร้างอิเล็กตรอนของเสียในระหว่างการเผาผลาญ แต่พวกเขาไม่สามารถเข้าถึงออกซิเจนได้เหมือนที่เราทํา ดังนั้นเพื่อกําจัดอิเล็กตรอนส่วนเกินแบคทีเรียจะเคลือบตัวเองด้วยเส้นใยที่บางและนําไฟฟ้าที่เรียกว่า nanowires ซึ่งสามารถรับส่งอิเล็กตรอนออกจากจุลินทรีย์และแบคทีเรียหรือแร่ธาตุอื่น ๆ ในสภาพแวดล้อมเช่นเหล็กออกไซด์ นาโนไวร์บาง ๆ เหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าความกว้างของเส้นผมของมนุษย์ถึง 100,000 เท่าและสามารถขนส่งอิเล็กตรอนในระยะทางไกลหลายร้อยถึงหลายพันเท่าของความยาวลําตัวของจุลินทรีย์ดั้งเดิม Live Science รายงานก่อนหน้านี้
”ฉันไม่สามารถหายใจออกซิเจนซึ่งอยู่ห่างจากฉัน 328 ฟุตประมาณ 100 เมตร”
มัลวานการ์กล่าว “และอย่างใด แบคทีเรียเหล่านี้ใช้นาโนไวร์เหล่านี้ เหมือนท่อหายใจ ซึ่งมีขนาดถึง 100 เท่า เพื่อให้พวกมันสามารถหายใจได้ไกลขนาดนี้” ความสําเร็จที่น่าประทับใจนี้สร้างกระแสไฟฟ้าเนื่องจากอิเล็กตรอนไหลผ่านนาโนไวร์ที่มีความยาวอย่างต่อเนื่องแต่ถึงแม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะค้นพบนาโนไวร์เหล่านี้ในช่วงต้นทศวรรษที่ 2000 แต่มัลวานการ์และเพื่อนร่วมงานของเขาเพิ่งค้นพบว่าท่อหายใจเซลลูลาร์ทําจากอะไร ในขั้นต้นนักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่านาโนไวร์เป็นปิลี ความคิดนี้ดูเหมือนจะได้รับการสนับสนุนจากความจริงที่ว่า, ถ้าคุณลบยีนที่จําเป็นสําหรับการก่อสร้าง pili จากแบคทีเรีย Geobacter, nanowires ไม่ปรากฏบนพื้นผิวของพวกเขา, Malvankar กล่าวว่า.
แต่มีปัญหา: โปรตีน Pili ไม่มีโลหะใด ๆ เช่นเหล็กที่นําไฟฟ้า Malvankar และทีมของเขาตรวจสอบความขัดแย้งนี้ในการศึกษา 2019 ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Cell ในระหว่างที่พวกเขาตรวจสอบแบคทีเรีย Geobacter โดยใช้กล้องจุลทรรศน์ไครโออิเล็กตรอน (cryo-EM) ซึ่งเป็นเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการส่องแสงลําแสงของอิเล็กตรอนผ่านสารเพื่อถ่ายภาพโมเลกุลของส่วนประกอบ
ที่เกี่ยวข้อง: แบคทีเรียในลําไส้ของคุณผลิตไฟฟ้า
กิ่งนาโนไวร์จากพื้นผิวของจุลินทรีย์ Geobacter (เครดิตภาพ: นิกิล มัลวานการ์ / มหาวิทยาลัยเยล)
”นั่นคือตอนที่เราตระหนักว่าไม่มีพิไลบนพื้นผิวของแบคทีเรียเลย” มัลวานการ์กล่าว “นั่นเป็นเซอร์ไพรส์ครั้งใหญ่” แต่ทีมพบว่านาโนไวร์ทําจากโปรตีนที่เรียกว่าไซโตโครมซึ่งถ่ายโอนอิเล็กตรอนได้อย่างง่ายดายตามความยาวของมันและทําให้นาโนไวร์ดีกว่าพิลีมาก ในการศึกษาปี 2020 ที่ตีพิมพ์ในวารสาร ชีววิทยาเคมีธรรมชาติ (เปิดในแท็บใหม่)ทีมรายงานว่านาโนไวร์ที่ใช้ไซโตโครมเหล่านี้มีหลาย “รสชาติ” ซึ่งนําไฟฟ้าที่มีระดับประสิทธิภาพแตกต่างกัน
แต่แม้หลังจากที่ทีมเปิดเผยการแต่งหน้าทางเคมีของ nanowires โปรตีน pili ยังคงถูกครอบตัดในการประเมินทางชีวเคมีของแบคทีเรีย Geobacter ถ้าพิลีไม่ได้นําไฟฟ้า “คําถามใหญ่จริงๆ คือ คุณรู้ไหม ปิลีพวกนี้ทําอะไรได้จริงๆ พวกเขาอยู่ที่ไหน” มัลวานการ์กล่าวในการศึกษาธรรมชาติใหม่ล่าสุดของพวกเขาทีมมองอย่างใกล้ชิดมากขึ้นที่โครงสร้างของ pili เหล่านี้โดยการลบยีนสําหรับ nanowires ในห้องปฏิบัติการปลูก Geobacter ซัลเฟอร์เรดูเซน pili มักจะถูกบล็อกโดย nanowires ดังนั้นหากไม่มีโครงสร้างเหล่านั้นในทางการคาดการณ์เหมือนเส้นผมงอกจากพื้นผิวของเซลล์ สิ่งนี้ทําให้ทีมมีโอกาสตรวจสอบ สล็อตเว็บตรง
