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Gli Scienziati di UMass Scoprono il Trasferimento di Elettroni Interspecies in Microrganismi

Published on December 3, 2010 at 5:22 AM

L'Università di microbiologi Derek Lovley di Massachusetts Amherst, le Estati di Zarath ed i colleghi riferiscono nell'emissione del 2 dicembre di Scienza che hanno scoperto un nuovo comportamento cooperativo in batteri anaerobici, conosciuti come trasferimento di elettroni interspecies, che potrebbe avere implicazioni importanti per il ciclo del carbonio e la bioenergia globali.

Gli scienziati hanno trovato che i microrganismi delle specie differenti, in questo caso due specie di Geobacter, possono formare le connessioni elettriche dirette e passare una corrente elettrica da un microbo all'altro. Cooperando in questo modo i due microbi può consumare l'alimento che nessuni di loro potrebbero usare da sè.

I cumuli delle cellule o “le grandi palle di evoluzione„ quella le Estati si sono evoluti in laboratorio l'assomigliare molto a quelli trovati in natura che sono compresi nella degradazione della materia organica nei gas serra, nell'anidride carbonica e nel metano. La Conversione degli sprechi a metano dai cumuli microbici è un metodo sempre più popolare per la produzione del gas naturale come sorgente di energia rinnovabile.

Altri possono essere metano di consumo trovato dagli sfiati al fondo dell'oceano. In entrambi i casi, i ricercatori sono stati imbarazzati per anni circa come funzione di questi cumuli, perché un paradigma interspecies di 40 anni di trasferimento dell'idrogeno non è sembrato misura le osservazioni. Ora, il mistero sembra essere risolto.

Poichè Lovley, il investestigator principale, spiega, “Abbiamo collocato i microbi nelle circostanze in cui hanno dovuto lavorare insieme per sopravvivere a e svilupparsi facendo uso dell'alcool che le abbiamo date come fonte di energia. Sono gli ultimi compagni beventi, collaboranti per consumare l'etanolo.„ Con supporto dal Programma Genomica di Scienza del Dipartimento Per L'Energia di Stati Uniti, Il suo laboratorio sta sfruttando la capacità dei microrganismi di adattarsi ai termini novelli ed ai microbi di sviluppo per le applicazioni pratiche.

È stato conosciuto dagli anni 60 che i microrganismi possono scambiare indirettamente gli elettroni tramite il trattamento conosciuto come il trasferimento interspecies dell'idrogeno. In, un microbo produce l'idrogeno che un altro microbo quindi consuma. Era esperimenti carrried fuori prima delle Estati di laurea del candidato per esplorare questo fenomeno più ulteriormente che quello piombo alla scoperta di nuovo trattamento diretto di trasferimento.

Per cominciare, le Estati hanno un due specie di Geobacter nelle circostanze prevedute di favorire la idrogeno-divisione delle interazioni. Inizialmente, le celle hanno cooperato per consumare l'alcool dividendo l'idrogeno. Col passare del tempo, egualmente hanno cominciato agglutinarsi insieme e trasformare la cultura da una delle celle microscopiche disperse, invisibile all'occhio nudo, ad una collezione di strutture multicellulari complesse, millimetri di diametro.

Resistendo alle sollecitazioni dei suoi compagni del laboratorio per scuotere le culture e lo smembramento la cella inattesa si agglutina, le Estati continuate per permettere che le sfere si sviluppino. Ora stavano esibendo un colore rosso-cupo dovuto la presenza di proteine ferro-contenenti conosciute come i citocromi. Una Volta osservate con un microscopio elettronico, avevano sviluppato chiaramente una struttura complessa con una serie di canali, presumibilmente per aiutare le sostanze nutrienti per entrare. Egualmente avevano stabilito le connessioni elettriche completamente nuove che le hanno permesse direttamente di dividere gli elettroni.

“Il trasferimento di elettroni diretto è molto più efficiente e consumano l'alcool molto più velocemente questo modo,„ le Estati precisano. L'Ordinamento del DNA nelle grandi palle rosse ha rivelato il segreto a questa connessione elettrica: una mutazione in una delle specie di Geobacter la aveva indotta a rendere molto più di un citocromo noti come OmcS. Gli studi Precedenti in laboratorio Adorabile avevano indicato che OmcS allinea elettricamente lungo i filamenti conduttivi di Geobacter conosciuti come i nanowires microbici.

“Questo giro degli eventi ha suggerito che il citocromo fosse chiave alla connessione elettrica fra le celle„ dicesse le Estati. Ciò è stata confermata negli esperimenti successivi con i microbi geneticamente manipolati. Quando i ricercatori hanno cancellato i geni per il citocromo o i nanowires, i microbi non hanno formato le palle rosse e mai non efficacemente non hanno usato il loro combustibile dell'alcool. Lovley, le Estati ed i colleghi avevano segnato così la sorgente con esattezza di nuovo comportamento dei microbi.

Ulteriori esperimenti hanno indicato che se la mutazione fosse introdotta prima di un i due Geobacters, hanno formato rapido le palle ed hanno consumato l'alcool. La Cancellazione del gene che sarebbe stato necessario affinchè le celle scambiasse l'idrogeno anche ha accelerato la formazione della palla, dimostrante che il trasferimento interspecies dell'idrogeno non era un fattore importante. “Questo è un chiaro caso di vita che si evolve per funzionare più efficacemente in un nuovo ambiente„ dice Lovley.

“Stiamo indovinando che molti tipi di cumuli naturali contano su trasferimento di elettroni interspecies„ hanno detto Lovley. “Già abbiamo certa buona prova preliminare per questo con un po'più di sistemi naturali complessi. Con DNA che ordina possiamo determinare come i microbi si evolvono una volta sfidati per fare meglio. Possiamo imparare molto circa i meccanismi di base del trattamento di interesse,„ aggiunge.

Sorgente: http://www.umass.edu/

Last Update: 11. January 2012 17:22

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