無機材料を持つ電子的にインターフェイスの微生物の方の第一歩

Published on October 20, 2010 at 7:24 PM

ターミネータ。 Borg。 6,000,000 のドルの人。 空想科学小説は人工的な機能と武装している生物的存在と熟しています。 実際にはしかし生存および無生存の世界間の格好悪い接続は頻繁に通信連絡のためのクリアチャネルに欠けています。

ここで、ローレンスバークレーの国立研究所 (バークレーの実験室) を持つ科学者は明示されている経路に沿う外部アクセプターに細胞膜を渡る電子を往復するために設計される生体細胞に電気リンクを設計しました。 この直接制御機構は電気に自己複製が可能な電気信号、電子工学および修理に読み、答えることができるまたは効率的に転送します日光をことができますセルをもたらす。

固体酸化鉄 (黒) に接続するエシェリヒア属大腸菌の設計された緊張 (黄色い)。 分子鋳物場の科学者は破壊のセル実行可能性なしで無機材料を持つ電子的にインターフェイスの微生物の方に第一歩を、踏みました。 (ヒース Jensen の画像礼儀)

「生きてい、無生存の世界を融合させることは空想科学小説の標準の画像です」、キャロライン Ajo フランクリン、分子鋳物場の Nanostructures 生物的機能のスタッフの科学者を言いました。 「しかし、生活および無生存システムをインターフェイスさせるほとんどの試みで鋭く堅い目的が付いているセルを突き、セルは予想できる方法で答えます - 停止します。 しかし、実際のところ多くの有機体は環境の部分である鉱物および石と相互に作用するために展開しました。 ここでは、私達は性質のアプローチからのインスピレーションを取り、セルから実際に育てました接続を」。

細胞膜を渡る電子をなだめすかすことはとるに足らなくないです: セルからの電子を引っ張る試みは機能を破壊するかもしれませんまたはプロセスの全体のセルを殺して下さい。 多くはである何、外部ソースの欠乏に細胞電子を転送する現在の技術は電子がセルの外での上で回っても意味する分子道路地図、そこにどこに途中で停止した、またはセルの内部に送り返しますシグナルをではないですか動作を指示する方法見ましたり。

「私達は私達が調査していたリビング・システムを殺さないパスを見つけることに興味がありました」、言いましたヒース Jensen の、説作業がこの出版物の部分のバークレーカリフォルニア大学の大学院生を。 「電子工学でリビング・システムを自己反復実験」。修理できる人間工学を作成して、も使用することによって、私達は 1 日 アプローチでは、 Jensen、 Ajo フランクリンおよび同僚は最初に酸素なしの環境の重金属を減らすことができる Shewanella の oneidensis MR-1、海兵隊員および土の細菌の細胞外の電子転送の鎖の部分をクローンとして作りました。 この鎖か 「遺伝カセットは」、 Ajo フランクリン電子コンジットを作るための命令を含んでいる DNA の伸張本質的に注意しましたり、です。 さらに私達がそれを知っているのですべての生命が DNA を使用するので、遺伝カセットはあらゆる有機体に差し込むことができます。 チームは正確に無機鉱物に生体細胞の中の電子を運ぶためにこの自然な電子パスが人間工学の E. 大腸菌の多目的なモデル細菌の a の (無害な) 緊張にぽんと鳴らすことができることを示しました: 酸化鉄、別名錆。

酸素のない環境の細菌、 Shewanella のような、呼吸する環境からの使用の酸化鉄。 その結果、これらの細菌は見つけられる海か土で深い無機鉱物への直接料金転送のためのメカニズムを展開させました。 バークレーの実験室は示しました団結します設計されたエシェリヒア属大腸菌が効率的に鉄および酸化鉄の nanoparticles-the の後者を単独でエシェリヒア属大腸菌の 5 倍速く減らすことができることを。

「この最近の進歩は細胞および分子レベルに生命を飼いならすことのプロジェクトより大きいエネルギー省の部分です。 直接生存有機体と総合的な装置をインターフェイスさせることによって、私達は写真の生命の広大な機能を利用してもいく、化学エネルギー変換、化学統合および自己アセンブリおよび修理」、バークレーの実験室でジェイ果樹園、能力の科学者および、バークレーカリフォルニア大学で化学の教授を言いました。 「セルは電子および電気エネルギーを転送する方法を複雑にしました。 ただし、ちょうどセルへの電極をスタックすることは空腹なときで指を電気アウトレットにスタックします約非効果的。 その代り、私達の作戦は直接効率的にエネルギーを捕獲するのにセルによって使用される分子電子輸送鎖に叩くことに基づいています」。

研究者はこれらの細菌からの細胞電子が安く日光提供から作り出すことができるので太陽電池を自己複製している光合成の細菌のこの遺伝カセットを、実行することを計画します。 これらの金属減少の細菌はまた薬剤の薬剤、 Ajo フランクリンの作成で薬剤の製造業の発酵のステップが酸素のエネルギー集中ポンプを必要とするように、追加します助けることができます。 それに対して、これらの設計された細菌は呼吸しま錆を、エネルギーを節約する酸素よりもむしろ使用します。

ペーパー報告は国家科学院の進行で、 「生体細胞の総合的な電子コンジットの工学タイトルを付けられる」、この研究ようで、契約者にオンラインで使用できる。 Jensen が付いているペーパーを共著して、 Ajo フランクリンおよび果樹園はアーロン Albers、コンスタンチーン Malley、ユリ Londer、ブルース Cohen の Brett の舵輪およびピーター Weigele でした。

これの部分は雌ジカの科学のオフィスによって分子鋳物場の作業サポートされました。

Last Update: 12. January 2012 10:08

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