‎สล็อตเว็บตรง นักวิทยาศาสตร์ค้นพบสวิตช์เปิด – ปิดสําหรับแบคทีเรียที่หายใจไฟฟ้า‎

‎สล็อตเว็บตรง นักวิทยาศาสตร์ค้นพบสวิตช์เปิด - ปิดสําหรับแบคทีเรียที่หายใจไฟฟ้า‎

‎ 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