往電子上連接的微生物的第一步與無機材料

Published on October 20, 2010 at 7:24 PM

結束字符。 Borg。 六百萬個美元人。 科幻是成熟的與生物生存武裝以人為功能。 實際上,然而,居住和無生命世界之間的笨重的連接數經常缺乏通信的一個廣播聲道。

現在,有勞倫斯伯克利國家實驗室的 (伯克利實驗室) 科學家設計了一個電子連結對設計的活細胞穿梭在細胞膜間的電子到沿一個明確定義的路徑的外部接受人。 此直接通道可能產生可能讀和回應電子信號、電子有能力在自副本上和維修服務的細胞,或者高效地調用陽光到電。

設計的大腸埃希氏菌張力 (黃色) 附有固定的氧化鋼 (黑色)。 分子鑄造廠的科學家採取了第一步往與無機材料的電子上連接的微生物,不用打亂的細胞生活能力。 (鏡像石南花 Jensen)

「合併生存和無生命世界是在科幻的一個規範圖像」,一位人員科學家說卡羅琳 Ajo 富蘭克林,生物 Nanostructures 設備的在分子鑄造廠。 「然而,在多數嘗試連接生活和無生命系統,您戳與一個鋒利的困難對象的細胞,并且細胞回應用一個可預測的方式 - 他們中斷。 然而,本質上許多有機體演變與是他們的環境的一部分的岩石和礦物配合。 這裡,我們採取了從本質的途徑的啟發和實際上生長了連接數在這個細胞外面」。

哄騙在一個蜂窩電話膜間的電子不是瑣細的: 嘗試拉從細胞的一個電子可能打亂其功能,或者请殺害整個細胞在這個進程中。 什麼是更多,調用蜂窩電話電子的當前技術到外部來源缺乏一個分子模式,意味,即使電子出現在細胞之外,没有办法處理他們的工作情況,參見他們哪裡終止了,或者送回信號到細胞的內部。

「我們是對查找不會殺害生活系統我們學習的路感興趣」,說石南花 Jensen,加州大學的一名研究生,論文工作是此發行的一部分的伯克利。 通過使用在電子的生活系統 「我們可以一天創建可能修理和自複製品的生物工藝學」。 在他們的途徑, Jensen、 Ajo 富蘭克林和同事在無氧的環境裡首先克隆了 Shewanella oneidensis MR-1,海軍陸戰隊員和土壤細菌細胞外電子調用鏈子的部分能够減少重炮彈。 此鏈子或 「基因卡式磁帶」, Ajo 富蘭克林根本注意,是包含做的電子輸送管道指令的舒展脫氧核糖核酸。 另外,因為所有壽命,因為我們認識它使用脫氧核糖核酸,基因卡式磁帶可以插入到所有有機體。 這個小組顯示此自然電子路在生物工藝學方面可能彈出到 E. 桿菌多才多藝的模型細菌 a (無害的) 張力精密地開闢在一個活細胞裡面的電子到無機礦物: 氧化鋼,亦稱鐵鏽。

細菌在沒有氧氣的環境裡,例如 Shewanella,使用從他們的呼吸的周圍的氧化鋼。 結果,這些細菌演變直接電荷轉移的結構到無機礦物找到深在海運或土壤。 伯克利實驗室合作顯示他們設計的大腸埃希氏菌比單獨大腸埃希氏菌可能五次快速地高效地減少鐵和氧化鋼 nanoparticles-the 後者。

「此最近突破是更大的能源部的一部分在馴化生活的項目在蜂窩電話和分子級別。 通過直接連接綜合設備與居住的有機體,我們可以利用生活的浩大的功能在照片的,并且化學能轉換、化工綜合和自集合和維修服務」,在伯克利實驗室科學家和教授說傑伊樹叢、系化學在加州大學,伯克利。 「細胞複雜調用電子和電能方式。 然而,當您餓時,停留一個電極到細胞裡是一樣無效的像停留您的手指到一個電子出口。 反而,我們的方法在開發直接地到細胞用於的分子電子運輸連鎖線基礎上高效地獲取能源」。

研究員計劃實施在光合作用的細菌的此基因卡式磁帶,因為從這些細菌的蜂窩電話電子可以由便宜陽光提供被生產,自複製太陽能電池。 這些金屬減少的細菌可能也協助解決生產配藥藥物, Ajo 富蘭克林添加,發酵步驟在藥物製造中要求能源消耗量大抽氧氣。 相反,這些設計的細菌呼吸使用鐵鏽,而不是氧氣,節省能源。

紙報告題為的此研究, 「綜合電子輸送管道的工程在活細胞的」,出現於國家科學院的行動并且在線供給用戶。 合著與 Jensen 的本文, Ajo 富蘭克林和樹叢是亞倫 Albers,康斯坦丁 Malley,尤裡 Londer,布魯斯科恩, Brett 舵和彼得 Weigele。

此的部分在分子鑄造廠的工作由科學母鹿的辦公室支持。

Last Update: 26. January 2012 08:09

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