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Los Científicos de UMass Descubren Transferencia Interspecies del Electrón en Microorganismos

Published on December 3, 2010 at 5:22 AM

La Universidad de los microbiólogos Derek Lovley de Massachusetts Amherst, los Veranos de Zarath y los colegas señalan en la aplicación del 2 de diciembre la Ciencia que han descubierto un nuevo comportamiento cooperativo en las bacterias anaeróbicas, conocidas como transferencia interspecies del electrón, que podría tener implicaciones importantes para el ciclo de carbón y la bioenergía globales.

Los científicos encontraron que los microorganismos de diversas especies, en este caso dos especies de Geobacter, pueden formar conexiones eléctricas directas y pasar una corriente eléctrica a partir de un microbio al otro. Cooperando de esta manera los dos microbios puede consumir la comida que ninguna de ellos podrían utilizar en sus la propio.

Los agregados de la célula o las “grandes bolas de la evolución” esa los Veranos se desarrollaron en el parecer del laboratorio mucho los encontrados en naturaleza que están implicadas en la degradación de la materia orgánica en los gases de efecto invernadero, el dióxido de carbono y el metano. La Conversión de desechos al metano por los agregados microbianos es un método cada vez más popular para producir el gas natural como fuente de energía renovable.

Otros pueden ser metano consumidor encontrado de respiraderos en la parte inferior del océano. En ambos casos, han desconcertado a los investigadores por años sobre cómo función de estos agregados, porque un paradigma interspecies de 40 años de la transferencia del hidrógeno no parecía ajustar observaciones. Ahora, el misterio aparece ser resuelto.

Pues Lovley, el investestigator principal, explica, “Colocamos los microbios bajo condiciones en las cuales tuvieron que trabajar juntos para sobrevivir y crecer usando el alcohol que las dimos como fuente de energía. Son los compinches de consumición finales, colaborando para consumir el etanol.” Con el soporte del Programa Genomic de la Ciencia del Ministerio de los E.E.U.U. de Energía, su laboratorio ha estado explotando la capacidad de microorganismos de adaptarse a las condiciones nuevas y a los microbios que se convertían para las aplicaciones prácticas.

Se ha sabido desde los años 60 que los microorganismos pueden intercambiar indirectamente electrones por el proceso conocido como transferencia interspecies del hidrógeno. En él, un microbio produce el hidrógeno que otro microbio después consume. Era experimentos carrried fuera por Veranos doctorales del candidato para explorar este fenómeno que ése llevó más lejos al descubrimiento del nuevo dirige proceso de la transferencia.

Para comenzar, los Veranos pusieron dos especies de Geobacter juntas bajo condiciones preveídas favorecer la hidrógeno-distribución de acciones recíprocas. Al principio, las células cooperaron para consumir el alcohol compartiendo el hidrógeno. En un cierto plazo, también comenzaron a agrupar juntas y a transformar la cultura a partir de la una de células microscópicas dispersas, invisible al aro descubierto, a una colección de estructuras multicelulares complejas, los milímetros de diámetro.

Resistiendo las impulsiones de sus compañeros del laboratorio para sacudir las culturas y para romper hacia arriba los grupos inesperados de la célula, los Veranos continuaron permitir que las esferas crezcan. Ahora exhibían un color de color rojo oscuro debido a la presencia de proteínas hierro-que contenían conocidas como citocromos. Cuando estaban observados con un microscopio electrónico, habían desarrollado sin obstrucción una estructura compleja con una serie de canales, para ayudar probablemente a los alimentos para entrar. También habían establecido totalmente las nuevas conexiones eléctricas que permiso que comparten directamente electrones.

“La transferencia directa del electrón es mucho más eficiente y consumen el alcohol mucho más rápidamente esta manera,” los Veranos señalan. La Secuencia de la DNA en las bolas rojas grandes reveló el secreto a esta conexión eléctrica: una mutación en una de la especie de Geobacter la había hecho hacer mucho más de un citocromo conocida como OmcS. Los estudios Anteriores en laboratorio Precioso habían mostrado que OmcS se alinea a lo largo de los filamentos conductores de Geobacter eléctricamente conocidos como nanowires microbianos.

“Este giro de acciones sugirió que el citocromo fuera dominante a la conexión eléctrica entre las células” diga Veranos. Esto fue confirmada en experimentos subsiguientes con los microbios genético manipulados. Cuando los investigadores suprimieron los genes para el citocromo o los nanowires, los microbios no formaron las bolas rojas y no utilizaron nunca eficazmente su combustible del alcohol. Lovley, los Veranos y los colegas habían establecido claramente así la fuente del nuevo comportamiento de los microbios.

Otros experimentos mostraron que si la mutación fue introducida antes de poner los dos Geobacters juntos, formaron rápidamente las bolas y consumieron el alcohol. Suprimir un gen que sería necesario para que las células intercambien el hidrógeno también aceleró la formación de la bola, demostrando que la transferencia interspecies del hidrógeno no era un factor importante. “Éste es un caso sin obstrucción de la vida que se desarrolla para funcionar en un nuevo ambiente” dice más efectivo Lovley.

“Estamos conjeturando que muchos tipos de agregados naturales confían en transferencia interspecies del electrón” dijeron a Lovley. “Tenemos ya ciertas buenas pruebas preliminares de esto con más sistemas naturales complejos. Con la DNA ordenando podemos determinar cómo los microbios se desarrollan cuando están desafiados para hacer mejor. Podemos aprender mucho sobre los mecanismos básicos del proceso del interés,” él agrega.

Fuente: http://www.umass.edu/

Last Update: 11. January 2012 17:37

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