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Les Scientifiques d'UMass Découvrent le Transfert Interspecies d'Électron dans les Micros-organismes

Published on December 3, 2010 at 5:22 AM

L'Université des microbiologistes Derek Lovley du Massachusetts Amherst, les Étés de Zarath et les collègues enregistrent dans la question du 2 décembre de la Science qu'elles ont découvert un comportement coopératif neuf dans les bactéries anaérobies, connues sous le nom de transfert interspecies d'électron, qui pourrait avoir des implications importantes pour le cycle de carbone et la bioénergie globaux.

Les scientifiques ont constaté que les micros-organismes des espèces différentes, dans ce cas deux substances de Geobacter, peuvent former les connexions électriques directes et réussir un courant électrique d'un microbe à l'autre. En coopérant de cette façon les deux microbes peut absorber la nourriture que ni l'un ni l'autre de eux ne pourraient utiliser tout seul.

Les agrégats de cellules ou « les billes grandes de l'évolution » cette des Étés ont évolué dans le sembler de laboratoire infiniment comme ceux trouvés en nature qui sont concernés en dégradant la substance organique dans les gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone et le méthane. La Conversion des rebuts en méthane par les agrégats microbiens est une méthode de plus en plus populaire pour produire le gaz naturel comme source d'énergie renouvelable.

D'autres peuvent être méthane de utilisation trouvé des évents au bas de l'océan. Dans les deux cas, des chercheurs ont été déconcertés pendant des années au sujet de la façon dont fonctionnement de ces agrégats, parce qu'un paradigme interspecies de 40 ans de transfert d'hydrogène n'a pas semblé ajuster des observations. Maintenant, le mystère semble être résolu.

Car Lovley, l'investestigator principal, explique, « Nous avons mis les microbes dans les conditions en lesquelles ils ont dû fonctionner ensemble afin de survivre et se développer utilisant l'alcool que nous les avons données comme source d'énergie. Ils sont les amis potables éventuels, collaborant pour absorber l'éthanol. » Avec le support du Programme Génomique de la Science du Département de l'Énergie des États-Unis, son laboratoire avait exploité la capacité des micros-organismes de s'adapter aux conditions nouvelles et aux microbes se développants pour des applications pratiques.

On l'a connu depuis les années 1960 que les micros-organismes peuvent indirectement permuter des électrons par le procédé connu sous le nom de transfert interspecies d'hydrogène. Dans lui, un microbe produit l'hydrogène qu'un autre microbe puis absorbe. C'était des expériences carrried à l'extérieur d'ici des Étés doctoraux de candidat pour explorer ce phénomène plus plus loin que cela a mené à la découverte du neuf dirigent le procédé de transfert.

Pour commencer, les Étés ont remonté deux substances de Geobacter dans des conditions prévues favoriser hydrogène-partager des interactions. Au début, les cellules ont coopéré à absorber l'alcool en partageant l'hydrogène. Au fil du temps, elles ont également commencé à grouper ensemble et à transformer en masse compacte la culture à partir d'une de cellules microscopiques dispersées, invisible à l'oeil nu, à une collection de structures multicellulaires complexes, des mm de diamètre.

La Résistance de son laboratoire a accouplé des urgings pour secouer les cultures et pour briser les blocs inattendus de cellules, Étés prolongés pour permettre aux sphères de se développer. Maintenant elles montraient une couleur rouge-foncé due à la présence des protéines fer-contenantes connues sous le nom de cytochromes. Une Fois observées avec un microscope électronique, elles avaient de manière dégagée développé une structure compliquée avec une suite de tunnels, pour aider vraisemblablement des éléments nutritifs pour entrer. Ils avaient également déterminé les connexions électriques complet neuves qui leur ont permises de partager directement des électrons.

« Le transfert direct d'électron est beaucoup plus efficace et ils absorbent l'alcool beaucoup plus rapidement de cette façon, » des Étés précise. Le Séquençage de l'ADN dans les grandes billes rouges a indiqué le secret à cette connexion électrique : une mutation dans une de la substance de Geobacter l'avait faite faire connaître beaucoup plus d'un cytochrome comme OmcS. Les études Précédentes dans le Beau laboratoire avaient prouvé qu'OmcS aligne le long des filaments conducteurs de Geobacter électriquement connus sous le nom de nanowires microbiens.

« Ce cours des événements a suggéré que le cytochrome ait été principal à la connexion électrique entre les cellules » dise des Étés. Ceci a été confirmé dans des expériences ultérieures avec les microbes génétiquement manipulés. Quand les chercheurs ont effacé des gènes pour le cytochrome ou les nanowires, les microbes n'ont pas formé les billes rouges et n'ont pas jamais effectivement utilisé leur essence d'alcool. Lovley, Étés et collègues avaient ainsi indiqué exactement la source de comportement neuf des microbes.

D'autres expériences ont prouvé que si la mutation était introduite avant de remonter les deux Geobacters, ils ont rapidement formé les billes et ont absorbé l'alcool. Effacer un gène qui serait nécessaire pour que les cellules permutent l'hydrogène également a accéléré la formation de bille, expliquant que le transfert interspecies d'hydrogène n'était pas un facteur important. « C'est un cas dégagé de durée de vie évoluant pour fonctionner plus effectivement dans un environnement neuf » dit Lovley.

« Nous estimons que beaucoup de types d'agrégats naturels se fondent sur le transfert interspecies d'électron » ont dit Lovley. « Nous avons déjà de la bonne preuve préliminaire pour ceci avec encore plus de systèmes naturels complexes. Avec l'ADN ordonnançant nous pouvons déterminer comment les microbes évoluent une fois contestés pour faire mieux. Nous pouvons nous renseigner beaucoup sur les mécanismes de base du procédé d'intérêt, » il ajoute.

Source : http://www.umass.edu/

Last Update: 11. January 2012 17:17

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