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        奇特细菌群能以电子形式共享能量

        互联网

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        据英国新科学家杂志报道,在美国马萨诸塞州的实验室,研究人员发现一种非常奇特的共生细菌群体,这些细菌属于两种不同的物种,它们彼此离开则无法生存,并且它们生长出生物丝线,以电子形式共享能量。  

        美国马萨诸塞州大学微生物学家德里克-洛维利(Derek  Lovley)说:“它们可以仅通过生物丝线彼此连接在一起,我认为这是迄今观察到最惊人的微生物学现象。”  

        洛维利和研究同事培育出两株细菌群,它们需要彼此促进生长。铁还原细菌(Geobacter  metallireducens)能够分解乙醇产生能量,但它们仅能做到这一点,好像它们可以在某处释放多余的电子;硫磺还原细菌(Geobacter  sulfurreducens)无法分解乙醇,却能接受电子。  

         



        因此,洛维利和同事扎拉斯-萨默斯(Zarath  Summers)在一起开始培育9个细菌培养基,并等待实验结果。他们猜测这两种细菌能够协作,并完全分解乙醇,使用氢作为化学传输器,铁还原细菌将多余的电子传输至硫磺还原细菌。  
        研究人员发现一种非常奇特的共生细菌群体,这些细菌属于两种不同的物种,它们彼此离开则无法生存,并且它们生长出生物丝线,以电子形式共享能量。

        最初实验显示,这两种细菌的结合概率非常低,它们消耗非常少的乙醇,但经过几个月,出现了一些奇特的现象。在液体培养基中形成红色块状结构,这些细菌发生变异,目前产生细胞色素——一种红色蛋白质。细胞色素通过两种细菌所产生的“纳米丝线”,可在这两种细菌之间控制电子传输。  

        研究小组猜测铁还原细菌直接将电子传输给硫磺还原细菌的过程中,可能不需要氢作为中介化学物质,他们“创造”一种基因可帮助细菌消耗氢,并促使再次循环。如果氢作为电子“传播体”,两种细菌最终都将死亡。相反,大约数周之后新细菌群培育中出现了细胞色素变异,氢最终消失,在新的共生细菌群中不需要氢即可实现电子传播。  

        为了进一步确定这两种细菌之间的单一电子交换现象,研究人员对其它几种基因进行了控制操作,他们在硫磺还原细菌中培育一种可生成细胞色素的基因,红色块状结构并未形成,该细菌群也无法分解乙醇。他们进一步增强了这种细胞色素基因,在数周之内该变异的细胞色素才出现。  

        研究小组认为,这两种细菌生活在电共生环境,它们彼此处于反应之中,需要分解它们的食物和乙醇。为了接通彼此并完成反应,它们必须共享电子。期间它们通过产生微小电子丝线,并彼此连接在一起,从而实现了这一反应过程。  

        美国洛杉矶市南加州大学环境微生物学家肯-尼尔逊(Ken  Nealson)说:“这项研究具有深远意义,例如:人体内的细胞是否可以像这些细菌连接,共享能量?这对于疾病诊断和治疗有何意义?许多人都相信细菌之间存在彼此交流的特殊机制,但没有人会想到它们是通过电子进行交流连接的。”  

         

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