De Wetenschappers van UMass Ontdekken de Overdracht van het Elektron Interspecies in Micro-organismen

Published on December 3, 2010 at 5:22 AM

De Universiteit van de de microbiologenZomers Derek Lovley, Zarath van Massachusetts Amherst en collega's rapporteert in de 2 kwestie van Dec. van Wetenschap dat zij een nieuw behulpzaam gedrag in anaërobe die bacteriën hebben ontdekt, als de overdracht van het interspecieselektron wordt bekend, die belangrijke implicaties voor de globale koolstofkringloop en bioenergy kon hebben.

De wetenschappers vonden dat de micro-organismen van verschillende species, in dit geval twee species Geobacter, directe elektroaanslutingen kunnen vormen en een elektrische stroom van één microbe overgaan tot andere. Door kan het samenwerken op deze wijze de twee microben voedsel verbruiken dat geen van hen op hun konden gebruiken.

De celcomplexen of de „grote ballen van evolutie“ die de Zomers in het laboratorium evolueerden kijken zeer als die gevonden in aard die bij degraderende organische kwestie in de broeikasgassen, de kooldioxide en het methaan betrokken zijn. De Omzetting van afval aan methaan door microbiële complexen is een meer en meer populaire methode om aardgas als vernieuwbare energiebron te produceren.

Anderen kunnen gevonden verbruikend methaan van openingen zijn bij de bodem van de oceaan. In beide gevallen, zijn de onderzoekers in verwarring gebracht jarenlang over hoe deze complexen functioneren, omdat een paradigma van de de waterstofoverdracht van 40 éénjarigeninterspecies scheen om geen observaties te passen. Nu, schijnt het geheim worden opgelost.

Als Lovley, verklaart belangrijkste investestigator, „Wij plaatsten de microben in de omstandigheden waarin zij moesten samenwerken om het gebruiken van de alcohol te overleven en te kweken wij hen als energiebron gaven. Zij zijn de uiteindelijke drinkende vrienden, die ethylalcohol samenwerken te verbruiken.“ Met steun van het Programma van de Wetenschap Genomic van het Ministerie van de V.S. van Energie, heeft zijn laboratorium de capaciteit van micro-organismen om aan nieuwe voorwaarden geëxploiteerd aan te passen en microben voor praktische toepassingen ontwikkeld.

Men heeft sinds de jaren '60 geweten dat de micro-organismen elektronen door het proces kunnen onrechtstreeks ruilen als de overdracht die van de interspecieswaterstof wordt bekend. Daarin, produceert één microbe waterstof die een andere microbe dan verbruikt. Het was experimenten carrried uit door de doctorale kandidaatZomers om dit verdere fenomeen te onderzoeken dat tot ontdekking van het nieuwe directe overdrachtproces leidde.

Om te beginnen, zetten de Zomers twee species samen van Geobacter in de omstandigheden die worden verondersteld om waterstof-delende interactie goed te keuren. Eerst, werkten de cellen samen om de alcohol te verbruiken door waterstof te delen. In tijd, begonnen zij ook samendoend samen en de cultuur om te zetten van één van verspreide microscopische cellen, onzichtbaar aan het naakte oog, aan een inzameling van complexe multi-cellular structuren, millimeter in diameter.

Zich Verzet tegen het aansporen van haar laboratoriumpartners om de culturen te schudden en de onverwachte celmassa's, de Zomers te verdelen voortdurend om de gebieden toe te staan om te groeien. Nu stelden zij een donkerrode kleur toe te schrijven aan de aanwezigheid van ijzer-bevattende proteïnen tentoon bekend als cytochromes. Wanneer waargenomen met een elektronenmicroscoop, hadden zij duidelijk een ingewikkelde structuur met een reeks kanalen, vermoedelijk ontwikkeld om voedingsmiddelen te helpen binnengaan. Zij hadden ook volledig nieuwe elektrische aanslutingen gevestigd die hen toelieten om elektronen direct te delen.

De „directe elektronenoverdracht is efficiënter en zij verbruiken sneller alcohol veel deze manier,“ de Zomers wijst op. Het Rangschikken van DNA in de grote rode ballen openbaarde het geheim aan deze elektroaansluting: een verandering in één van de species Geobacter had het veroorzaakt die veel meer van cytochrome te maken als OmcS wordt bekend. De Vorige studies in Mooi laboratorium hadden aangetoond dat OmcS langs geleidende die gloeidraden van Geobacter opstelt de elektrisch als microbiële nanowires worden bekend.

„Deze draai van gebeurtenissen stelde voor dat cytochrome aan de elektroaansluting tussen de cellen“ zegt de Zomers zeer belangrijk was. Dit werd bevestigd in verdere experimenten met genetisch gemanipuleerde microben. Toen de onderzoekers genen voor cytochrome of nanowires schrapten, vormden de microben niet de rode ballen en gebruikten nooit effectief hun alcoholbrandstof. Lovley, de Zomers en de collega's hadden zo de bron van het nieuwe gedrag van de microben aangewezen.

De Verdere experimenten toonden aan dat als de verandering alvorens twee Geobacters samen te brengen, zij vormde snel de ballen en verbruikte alcohol werd geïntroduceerd. Het Schrappen van een gen dat voor de cellen noodzakelijk zou zijn om waterstof ook te ruilen verhaastte balvorming aantonen, die dat de overdracht van de interspecieswaterstof geen belangrijke factor was. „Dit is een duidelijk geval van het leven die in een nieuw milieu“ evolueren te functioneren zegt effectiever Lovley.

„Wij veronderstellen dat vele soorten natuurlijke complexen zich de overdracht“ bovengenoemde Lovley bij van het interspecieselektron baseren. „Wij hebben reeds wat goed inleidend bewijsmateriaal voor dit met wat meer complexe natuurlijke systemen. Met DNA die kunnen wij bepalen rangschikken hoe de microben wanneer uitgedaagd evolueren om beter te doen. Wij kunnen een partij over de basismechanismen van het proces van belang leren,“ hij voegt toe.

Bron: http://www.umass.edu/

Last Update: 11. January 2012 17:15

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit