کشف باکتری هایی که برق تنفس می کنند!
راستابلاگ: محققان موفق به کشف یک باکتری شده اند که با بهره گیری از یک پروسه طبیعی بجای اکسیژن، برق تنفس می کند.
به گزارش راستابلاگ به نقل از ایسنا، تیمی به سرپرستی «کارولین آجو-فرانکلین»(Caroline Ajo-Franklin) زیست شناس «دانشگاه رایس»(Rice) دریافته است که چگونه تعدادی از باکتری ها با تولید برق، تنفس می کنند و از یک پروسه طبیعی استفاده می نمایند که بجای تنفس اکسیژن، الکترون ها را به محیط اطراف خود منتقل می کنند.
این امر می تواند منجر به پیشرفت های جدیدی در حوزه انرژی پاک و زیست فناوری صنعتی شود. این یک استراتژی بقای اعجاب انگیز است که می تواند سیستم های زیست فناوری و انرژی را متحول کند.
به نقل از اس تی دی، محققان با شناسایی نحوه دفع الکترون ها توسط این باکتری ها، نگاهی اجمالی به یک استراتژی پنهان از زندگی باکتریایی ارائه می دهند. این کار که زیست شناسی را با الکتروشیمی ادغام می کند، زمینه را برای فناوری هایی در آینده فراهم می آورد که از قابلیت های منحصربه فرد این موجودات میکروسکوپی استفاده می نمایند.
«آجو-فرانکلین»، استاد زیست شناسی، سرپرست «موسسه زیست شناسی مصنوعی رایس» و پژوهشگر «موسسه پیشگیری و تحقیقات سرطان تگزاس»(CPRIT) می گوید: مطالعات ما نه فقط یک راز علمی دیرینه را حل می کند، بلکه به یک استراتژی بقای جدید و بالقوه گسترده در طبیعت نیز اشاره دارد.
تنفس الکتریکی
بیشتر موجودات مدرن برای متابولیسم غذا و آزاد کردن انرژی به اکسیژن متکی هستند. اکسیژن به عنوان آخرین پذیرنده الکترون در زنجیره ای از واکنش ها عمل می کند که انرژی تولید می کند، اما باکتری ها بسیار قدیمی تر از موجودات مدرن مانند انسان و گیاهان هستند و راه های دیگری را برای تنفس در محیط های فاقد اکسیژن، فرگشت(تکامل) داده اند.
دانشمندان دریافتند که تعدادی از باکتری ها از ترکیبات طبیعی موسوم به «نفتوکینون ها»(naphthoquinones) برای انتقال الکترون ها به سطوح خارجی استفاده می نمایند. نام این پروسه «تنفس خارج سلولی»(extracellular respiration) است و شبیه به نحوه تخلیه جریان الکتریکی توسط باتری هاست. این پروسه باکتری ها را قادر می سازد تا بدون اکسیژن رشد کنند.
دانشمندان مدت هاست که این حالت غیرمعمول تنفس را مشاهده کرده اند و از آن در زیست فناوری بهره برده اند. حالا، این تیم مکانیسم آنرا کشف کرده است و پیشرفت آنها نشان میدهد «تنفس خارج سلولی» ممکنست در طبیعت بسیار رایج تر از آن چه قبلاً تصور می شد، باشد.
«بیکی باپی کوندو»(Biki Bapi Kundu) دانشجوی دکترای دانشگاه رایس» و نویسنده ارشد این مطالعه می گوید: این مکانیسم تنفسی که بتازگی کشف شده است، یک راه ساده و مبتکرانه برای انجام کارهاست. «نفتوکینون ها» مانند پیک های مولکولی عمل می کنند و الکترون ها را از سلول خارج می کنند تا باکتری ها بتوانند غذا را تجزیه و انرژی تولید کنند.
شبیه سازی زندگی بدون اکسیژن
دانشمندان با بهره گیری از شبیه سازی کامپیوتری پیشرفته، رشد باکتری ها را در محیط های فاقد اکسیژن اما غنی از سطوح رسانا شبیه سازی کردند.
این شبیه سازی ها نشان داد که باکتری ها می توانند با تخلیه الکترون ها به بیرون، خودرا حفظ کنند. آزمایش های بیشتر تأیید کرد که باکتری های قرار داده شده روی مواد رسانا به رشد خود ادامه می دهند و برق تولید می کنند و در عمل بوسیله سطح تنفس می کنند.
این رویکرد منجر به درک عمیق تری از تطبیق پذیری متابولیسم باکتریایی شد و یک روش لحظه ای برای نظارت و تأثیرگذاری الکترونیکی بر رفتار باکتریایی را آشکار کرد.
کاربردها در فناوری پاک و فراتر از آن
این کشف اساسی، نتایج عملی گسترده ای دارد. فرآیندهای زیست فناوری مانند تصفیه فاضلاب و تولید زیستی می توانند بوسیله مدیریت بهتر تعادل الکترون ها بطور قابل توجهی بهبود یابند. باکتری های بازدم کننده الکتریسیته می توانند این عدم تعادل ها را برطرف کنند تا سامانه ها بطور کارآمد به کار خود ادامه دهند.
«آجو-فرانکلین» اشاره کرد: کار ما پایه و اساس مهار کربن دی اکسید بوسیله الکتریسیته تجدیدپذیر را فراهم می آورد، جایی که باکتری ها عملکردی مشابه با گیاهان و نور خورشید در فتوسنتز دارند. این امر پنجره ای را به طرف ساخت فناوری های هوشمندتر و پایدارتر با محوریت زیست شناسی باز می کند.
این فناوری همین طور ممکنست سبب توسعه سنسورهای زیست الکترونیکی در محیط های فاقد اکسیژن شود و ابزارهای جدیدی را برای تشخیص پزشکی، نظارت بر آلودگی و اکتشافات فضایی عمیق ارائه کند.
این یافته ها در مجله Cell انتشار یافته اند.
منبع: rastablog.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم در مورد این مطلب نظر دهید