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科技日報實習(xí)記者?張佳欣
自然界擁有自己的內(nèi)在“電網(wǎng)”。在我們腳下和海底，細(xì)菌產(chǎn)生的微小納米線“呼出”多余的電子而形成一張遍布全球的“電網(wǎng)”。美國耶魯大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，光是在生物膜細(xì)菌中培養(yǎng)這種電子活動的“盟友”。將細(xì)菌產(chǎn)生的納米線暴露在光照下，電導(dǎo)率最高可增加100倍。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在7日的《自然·通訊》雜志上。
細(xì)菌可產(chǎn)生由細(xì)胞色素OmcS組成的納米線。圖片來源： Ella Maru Studio
耶魯大學(xué)西校區(qū)微生物科學(xué)研究所分子生物物理和生物化學(xué)副教授尼基爾·馬爾萬卡爾表示，暴露在光照下的納米線電流急劇增加，顯示出一種穩(wěn)定而強(qiáng)大的光電流，可持續(xù)數(shù)小時。
從消除生物危害廢物到創(chuàng)造新的可再生燃料來源，科學(xué)家們正在尋求利用這種電流的方法，這一發(fā)現(xiàn)可能會提供新見解。
幾乎所有的生物在將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量時，都會呼吸氧氣以排出多余的電子。然而，在沒有氧氣的情況下，生活在海洋深處或埋藏在地下數(shù)十億年的土壤細(xì)菌已進(jìn)化出一種利用礦物質(zhì)呼吸的方式。
當(dāng)細(xì)菌暴露在光照之下，電流會顯著增加，這讓研究人員感到驚訝，因為大多數(shù)接受測試的細(xì)菌都存在于土壤深處，遠(yuǎn)離陽光照射。以前的研究表明，當(dāng)暴露在陽光下時，產(chǎn)生納米線的細(xì)菌生長得更快。
這項新研究得出結(jié)論，即一種名為細(xì)胞色素OMCs的金屬蛋白質(zhì)組成的細(xì)菌納米線可作為天然光電導(dǎo)體。當(dāng)生物膜暴露在光照中，納米線極大地促進(jìn)了電子轉(zhuǎn)移。“這是一種完全不同的光合作用形式。”馬爾萬卡爾說，“由于納米線之間的快速電子轉(zhuǎn)移，光正在加速細(xì)菌的呼吸。”
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