Източник на изображението, Алами

микроби

Те са микроби, които са разработили минимална диета.

Те не си правят труда да консумират храна или кислород. Всичко, което им е необходимо, за да оцелеят, е чиста електрическа енергия.

Много пъти живеят на кално морско дъно или по бреговете на реките, Y. биолозите могат да ги убедят да излязат от скривалището, като залепят електрод в утайката.

Бактериите, които са най-близо до електрода, дори ще развият биологични еквиваленти на електропроводи извън тялото ви, така че други микроби могат да се свържат с източника.

Така е наистина, жива електрическа мрежа от което освен това всички бихме могли да се възползваме.

Освен всичко друго, той може да осигури ефективен начин за третиране на токсични отпадъци.

Без посредници

Те изглеждат като нещо извън научнофантастичния роман, но поведението на тези микроби не е толкова екзотично, колкото звучи.

Източник на изображението, Science Photo Library

Geobacter metallireducens е невероятна бактерия.

Всички организми на Земята, дори хората, трябва да използва енергия, за да остане жив.

Y. че енергията идва под формата на електрони, същите малки отрицателно заредени частици, които създават ток, когато преминават през електрически проводници във верига.

Хората, заедно с повечето други организми, ние получаваме нашите електрони от захар в храната, която ядем.

В поредица от химични реакции, които се случват вътре в нашите клетки, се освобождават електрони, които в крайна сметка се вливат в кислород, същия кислород, който току-що вдишахме през белите дробове. Този поток от електрони е това, което захранва телата ни.

И това означава, че предизвикателството е еднакво за всички същества. Независимо дали става въпрос за едноклетъчна бактерия или син кит, те трябва да намерят източник на електрони и място, където да ги изхвърлят, за да завършат веригата.

Без кислород

Много организми живеят в среда с ниско съдържание на кислород и трябва да намерят алтернативни начини за разреждане на електрони.

Източник на изображението, Science Photo Library

Бактериите отнемат електроните си от металите.

За някои, това означава "дишащи" метали вместо кислород.

През 1987г, Дерек Ловли и неговата лаборатория в Университета на Масачузетс, САЩ., откри първата от тези бактерии на брега на река Потомак, близо до Вашингтон.

Наречен Geobacter metallireducens, получава своите електрони от органични съединения.

Бактериите яде отпадъци - включително етанол - "диша" желязо вместо кислород, т.е. предаване на нейните електрони на метални оксиди, които са извън клетката.

Това става чрез специални минимални проводници, подобни на косми, излизащи от повърхността на клетката., и те действат по същия начин като медни проводници, когато провеждат електричество. Те се наричат ​​"микробни нанопроводи".

И може да оцелее чрез енергийни източници, които не са достъпни за повечето живи организми.

До може ефективно да се "храни" със замърсяване, превръщане на органични съединения от нефтени разливи във въглероден диоксид.

Източник на изображението, Science Photo Library

Ето как изглежда бактерията като яде уран.

Също така превръщането на разтворимите радиоактивни метали, като плутоний и уран, в неразтворими форми с по-малка вероятност да замърсят подпочвените води.

Y. в този процес те генерират електричество.

Рециклирайте и отделете

Всъщност някои виждат бъдеще, в което устройства като смартфони се захранват от микробни горивни клетки, които използват водорасли, урина или канализация - най-новото в рециклираната енергия.

През 1988 г., година след откритието на Ловли, микробиологът Кенет Нийлсън от Университета в Южна Калифорния открива втора бактерия, екскретираща електрони, в езерото Онейда в щата Ню Йорк.

The Shewanella oneidensis дишайте кислород, когато е наличен, но по калните брегове на езерото, където то е оскъдно, микроорганизмът предава електроните си директно на мангановия оксид, генериращ постоянен поток от електричество.

И можете да го направите с други метали като желязо.

Под микроскопа Shewanellaизглежда, че има дълги подобни на коса удължения, стърчащи от външната му мембрана.

Отначало се смяташе, че той провежда електрони като медни проводници, както в случая на Geobacter, но се оказва, че дългите нишки са проводими само когато се сушат в лаборатория.

Вместо това, ShewanellaИзглежда, че изстрелва електрони от клетките ви, използвайки транспортни молекули, наречени флавини и протеини върху външната мембрана, наречени цитрохроми..

По-чисто

Има дори бактерии, които могат да събират електрони в най-чистата им форма., ефективно "яде" електрони от минерали и скали.

Източник на изображението, Алами

Езерото Онейда, дом на Shewanella oneidensis.

По някакъв начин, получавайте електрическата си енергия директно от контакта.

Аннете Роу, която е учила с Нийлсън, е открила шест нови вида бактерии на дъното на океана, което може да живее само от електричество.

Роу взе проби от утайки от пристанището на Каталина на брега на Калифорния и вкара електроди в тях. След това той променя напрежението на електродите, за да види дали бактериите ще "изядат" електроните от електрода или ще разредят електрони.

И открих това, когато няма друг източник на храна, бактериите вземат електрони директно от електродите.

В естественото си местообитание бактериите вероятно приемат електрони директно от желязото и сярата на морското дъно.

Установено е, че много други бактерии по същество ядат или отделят електричество.

Живей само на това

"Свещеният Граал" би бил вид, който може да яде и да отделя електрони, който би могъл да съществува изцяло само от електричество, без друг източник на енергия.

Източник на изображението, Science Photo Library

Geobacter metallireducens със своите "жици" на електричество.

Ловли казва, че те вече са открити. Посочете това някои видове Geobacter могат директно да прехвърлят електрони към електроди и също така директно да приемат електрони помежду си.

През 2015 г. научихме това микроби, които се хранят с електрони и микроби, които на отделя кутия за да се образува оборудване и предават електрони един на друг, присъединяване в обща електрическа мрежа.

На дъното на океана има огромни запаси от метан, освободени от микроби, които се хранят с останки от мъртви водорасли и потънали животни.

Ако метанът излезе в атмосферата, газът ще изостри глобалното затопляне, но за щастие консорциум от микроби изглежда го държи под контрол.

„Една от най-интересните разработки е концепцията за пренос на електрони между видовете, казва Ловли,„ Това позволява на микроорганизмите да извършват реакции, които не биха могли да направят поотделно “.

Кабел за бактерии

И Ловли е открил и други общности на бактерии, които могат да предават електрони директно един на друг.

В по-екстремната версия на процеса някои са свързани, за да образуват дълги "кабели" на места, където има малко кислород.

За да се справят с тази ситуация, тези бактерии, които принадлежат към семейство Desulfobulbaceae, образуват вериги, една клетка в диаметър, простираща се до няколко сантиметра, огромно разстояние за организъм, който едва достига три или четири микрометра.

Източник на изображението, Алами

Електричеството е източникът на енергия за всеки жив организъм.

Първата бактерия във веригата взема електрони от сулфида и ги предава на следващата, докато последната във веригата накрая предаде електроните на кислород.

Да можеш да оцелееш само с електрони е интелигентен метод, когато ресурсите и храната са оскъдни, като например ситуацията на дъното на океана или дълбоко под земята.

Ако има живот в други светове като Марс или Европа, една от спътниците на Юпитер, той вероятно ще съществува в такива среди.

Но независимо дали някога е открит такъв извънземен живот, откриването на бактерии, които се хранят и отделят електричество, е изключително важно.

Всичко, от което се нуждаете, е да им осигурите електрод, върху който те да могат да "дишат" електрони.

По този начин те имат потенциал да откраднат електрони от токсични, петролни и ядрени отпадъци, почиствайки нашето замърсяване и генерирайки електричество в процеса.

Не е лошо за простите едноклетъчни организми.