Erster Schritt Hin Zu Elektronisch ZusammenschaltungsMikroben mit Anorganischen Materialien

Published on October 20, 2010 at 7:24 PM

Das Abschlussprogramm. Das Borg. Der Sechs Million Dollar-Mann. Zukunftsromane sind mit den biologischen Wesen reif, die mit künstlichen Fähigkeiten armiert werden. In Wirklichkeit jedoch ermangeln die plumpen Anschlüsse zwischen den Lebenund nicht-Lebenwelten häufig einen klaren Kanal für Nachrichtenübermittlung.

Jetzt haben Wissenschaftler mit dem Nationalen Laboratorium Lawrence Berkeley (Berkeley-Labor) ein elektrisches Link zu den lebenden Zellen konstruiert, die ausgeführt werden, um Elektronen durch eine Membran der Zelle zu einem externen Akzeptanten entlang einem gut definierten Pfad hin- und herzufahren. Dieser direkte Kanal könnte Zellen erbringen, die auf elektronische Signale, die Elektronik, die zur Selbstwiederholung fähig sind und Reparatur lesen und reagieren können, oder übertragen effizient Sonnenlicht in Strom.

Eine ausgeführte Escherichia- Colispannung (gelb) befestigend zum festen Eisenoxid (Schwarzes). Wissenschaftler an der Molekularen Gießerei unternahmen den ersten Schritt in Richtung zu elektronisch Zusammenschaltungsmikroben mit anorganischen Materialien, ohne störende Zellentwicklungsfähigkeit. (Bildhöflichkeit von Heide Jensen)

„Das Leben und die nicht-Lebenwelten Zu Erklären ist ein kanonisches Bild in den Zukunftsromanen,“ sagte Caroline Ajo-Franklin, ein Personalwissenschaftler im Biologischen Nanostructures-Teildienst an der Molekularen Gießerei. „Jedoch, in den meisten Versuchen, die lebenden und nicht-Lebenanlagen anzuschließen, stoßen Sie Zellen mit einer scharfen harten Nachricht, und die Zellen reagieren auf eine vorhersagbare Art - sie sterben. Jedoch, in der Natur haben viele Organismen entwickelt, um auf die Felsen und die Mineralien einzuwirken, die ein Teil ihrer Umgebung sind. Hier nahmen wir Inspiration vom Anflug der Natur und wuchsen wirklich die Anschlüsse aus der Zelle heraus.“

Elektronen durch eine zelluläre Membran Zu Überreden ist nicht trivial: Versuche, ein Elektron von einer Zelle zu ziehen stören möglicherweise seine Funktion, oder beenden Sie die gesamte Zelle im Prozess. Was mehr ist, ist die aktuellen Techniken, zum von zellulären Elektronen auf einen externes Quellmangel zu übertragen eine molekulare Straßenkarte, die bedeutet, selbst wenn Elektronen herauf außerhalb eine Zelle sich drehen, dort keine Methode, ihr Verhalten zu verweisen, sehen, wo sie währenddessen stoppten, oder senden ein Signal zurück zu dem Innenraum der Zelle.

„Wir waren interessiert, an, eine Bahn zu finden die, würde beenden nicht die lebenden Anlagen, die, wir studierten,“ sagten Heide Jensen, ein Student im Aufbaustudium an University of California, Berkeley, dessen Thesenarbeit ein Teil dieser Veröffentlichung ist. „, Indem wir eine lebende Anlage in der Elektronik verwenden, können wir ein Tag Biotechnologie erstellen, die reparieren können und Selbstverdoppelung.“ In ihrem Anflug klonten Jensen, Ajo-Franklin und Kollegen zuerst ein Teil der extrazellularen Elektronentransportkette von oneidensis MR-1, Marine- und Schmutzbakterien Shewanella, die zur Verringerung von Schwermetallen in den sauerstofffreien Umgebungen fähig sind. Diese Kette oder „genetische Kassette,“ Ajo-Franklin beachtet, ist im Wesentlichen eine Ausdehnung von DNS, die die Ausbildung für die Herstellung des Elektronrohres enthält. Zusätzlich weil alle Lebensdauer, da wir sie kennen, DNS verwendet, kann die genetische Kassette in jeden möglichen Organismus eingesteckt werden. Das Team stellte dar, dass diese natürliche Elektronbahn in (harmlose) Spannung a von vielseitigen vorbildlichen Bakterien E. Coli-ein in der Biotechnologie herausgesprungen werden könnte, um Elektronen innerhalb einer lebenden Zelle zu einem anorganischen Mineral genau zu lenken: Eisenoxid, alias -rost.

Bakterien in den Umgebungen ohne Sauerstoff, wie Shewanella, Gebrauchseisenoxid von ihren Umgebungen zu atmen. Infolgedessen haben diese Bakterien Vorrichtungen für direkte Gebührenmitteilung auf die anorganischen Mineralien gefunden tief im Meer oder im Schmutz entwickelt. Die Berkeley-Labors team darstellten, dass ihre ausgeführte Escherichia Coli Eisen und Eisenoxid nanoparticles-the letztere effizient schneller verringern könnte fünfmal als Escherichia Coli allein.

„Dieser neue Durchbruch ist ein Teil eines größeren Energieministeriumprojektes auf der Domestizierung des Lebens auf dem zellulären und molekularen Niveau. Indem wir direkt synthetische Einheiten an Lebenorganismen anschließen, können wir die beträchtlichen Fähigkeiten des Lebens im Foto vorspannen und Umwandlung der chemischen Energie, chemische Synthese und Selbstbau und Reparatur,“ sagte Jay-Waldungen, einen Lehrkörperwissenschaftler an Berkeley-Labors und Professor von Chemie an University of California, Berkeley. „Zellen haben Methoden des Übertragens von Elektronen und von elektrischer Energie verfeinert. Jedoch eine Elektrode in eine Zelle gerade ist zu haften ungefähr so unwirksam wie, Ihren Finger in eine Steckdose haftend, wenn Sie Hunger haben. Stattdessen basiert unsere Strategie auf dem Klopfen direkt in die molekulare Elektronentransportkette, die durch Zellen verwendet wird, um Energie effizient zu erfassen.“

Die Forscher planen, diese genetische Kassette in den fotosynthetischen Bakterien einzuführen, da zelluläre Elektronen von diesen Bakterien aus billig Sonnenlicht-zur Verfügung stellen produziert werden können und selbst-wiederholen Solarbatterien. Diese Metall-reduzierenden Bakterien konnten, im Produzieren von Medikamenten, Ajo-Franklin, auch unterstützen hinzufügt, wie der Gärungsschritt in der Drogenherstellung das energie-intensive Pumpen des Sauerstoffes benötigt. Demgegenüber atmen diese ausgeführten Bakterien mit Rost, eher als der Sauerstoff und sparen Energie.

Ein Papierbericht diese Forschung, die, „Technik eines synthetischen Elektronrohres in lebenden Zellen betitelt wird,“ sieht in den Verfahren der National Academy Of Sciences Und ist für Abonnenten online erhältlich aus. das Papier mit Jensen Mit-Schreibend, waren Ajo-Franklin und Waldungen Aaron Albers, Konstantin Malley, Yuri Londer, Bruce Cohen, Brett-Helme und Peter Weigele.

Teile von diesem Arbeit an der Molekularen Gießerei wurden durch das Büro der DAMHIRSCHKUH der Wissenschaft unterstützt.

Last Update: 12. January 2012 10:04

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit