Os Cientistas de UMass Descobrem Transferência Interspecies do Elétron nos Micro-organismos

Published on December 3, 2010 at 5:22 AM

A Universidade de microbiologista Derek Lovley de Massachusetts Amherst, os Verões de Zarath e os colegas relatam na introdução do 2 de dezembro da Ciência que descobriu um comportamento cooperativo novo nas bactérias anaeróbicas, conhecidas como transferência interspecies do elétron, que poderia ter implicações importantes para o ciclo de carbono e a bioenergia globais.

Os cientistas encontraram que os micro-organismos de espécies diferentes, neste caso duas espécies de Geobacter, podem formar conexões elétricas directas e passar uma corrente elétrica de um micróbio ao outro. Cooperando desta maneira os dois micróbios pode consumir o alimento que nenhuns deles poderiam usar no seus próprios.

Os agregados da pilha ou as “grandes bolas da evolução” essa Verões evoluíram no olhar do laboratório muito como aqueles encontrados na natureza que são envolvidas em degradar a matéria orgânica nos gáses de estufa, no dióxido de carbono e no metano. A Conversão dos desperdícios ao metano por agregados microbianos é um método cada vez mais popular para produzir o gás natural como uma fonte de energia renovável.

Outro pode ser metano de consumo encontrado dos respiradouros na parte inferior do oceano. Em ambos os casos, os investigador foram confundidos por anos sobre como função destes agregados, porque um paradigma interspecies de transferência do hidrogênio dos anos de idade 40 não pareceu caber observações. Agora, o mistério parece ser resolvido.

Porque Lovley, o investestigator principal, explica, “Nós colocamos os micróbios sob as circunstâncias em que tiveram que trabalhar junto a fim sobreviver e crescer de utilização o álcool que nós as demos como uma fonte de energia. São os amigos bebendo finais, colaborando para consumir o álcool etílico.” Com apoio do Programa Genomic da Ciência do Ministério de E.U. de Energia, seu laboratório tem explorado a capacidade dos micro-organismos para adaptar-se às condições novas e aos micróbios tornando-se para aplicações práticas.

Soube-se desde os anos 60 que os micro-organismos podem indirectamente trocar elétrons pelo processo conhecido como transferência interspecies do hidrogênio. Nele, um micróbio produz o hidrogênio que um outro micróbio a seguir consome. Era experiências carrried para fora em Verões doutorais do candidato para explorar este fenômeno mais que aquele conduziu à descoberta do novo dirige o processo de transferência.

Para começar, os Verões uniram duas espécies de Geobacter sob as circunstâncias esperadas favorecer a hidrogênio-partilha de interacções. No início, as pilhas cooperaram para consumir o álcool compartilhando o hidrogênio. Ao longo do tempo, igualmente começaram aglutinar-se junto e transformar a cultura de uma de pilhas microscópicas dispersadas, invisível ao olho nu, a uma coleção de estruturas multi-celulares complexas, milímetros no diâmetro.

Resistindo as solicitações dos seus companheiros do laboratório para agitar as culturas e para quebrar acima os grupos inesperados da pilha, os Verões continuaram a permitir que as esferas cresçam. Agora exibiam um profundo - cor vermelha devido à presença de proteínas decontenção conhecidas como citocromo. Quando observados com um microscópio de elétron, tinham desenvolvido claramente uma estrutura intrincada com uma série de canais, para ajudar presumivelmente nutrientes a entrar. Tinham estabelecido igualmente as conexões elétricas completamente novas que as permitiram compartilhar directamente de elétrons.

“Transferência directa do elétron é muito mais eficiente e consomem o álcool muito mais rapidamente esta maneira,” Verões indicam. Arranjar Em Seqüência o ADN nas bolas vermelhas grandes revelou o segredo a esta conexão elétrica: uma mutação em uma da espécie de Geobacter tinha feito com que fizesse muito mais de um citocromo conhecidos como OmcS. Os estudos Precedentes no laboratório Bonito tinham mostrado que OmcS alinha ao longo dos filamentos condutores de Geobacter electricamente conhecidos como nanowires microbianos.

“Esta volta de eventos sugeriu que o citocromo fosse chave à conexão elétrica entre as pilhas” dissesse Verões. Isto foi confirmado em experiências subseqüentes com os micróbios genetically manipulados. Quando os pesquisadores suprimiram de genes para o citocromo ou os nanowires, os micróbios não formaram as bolas vermelhas e não usaram nunca eficazmente seu combustível do álcool. Lovley, os Verões e os colegas tinham localizado assim a fonte do comportamento novo dos micróbios.

Umas experiências Mais Adicionais mostraram que se a mutação foi introduzida antes de unir o dois Geobacters, formaram ràpida as bolas e consumiram o álcool. Suprimir de um gene que fosse necessário para que as pilhas troquem o hidrogênio igualmente acelerou a formação da bola, demonstrando que transferência interspecies do hidrogênio não era um factor importante. “Este é um exemplo claro da vida que evolui para funcionar mais eficazmente em um ambiente novo” diz Lovley.

“Nós estamos supor que muitos tipos de agregados naturais confiam em transferência interspecies do elétron” disseram Lovley. “Nós já temos alguma boa evidência preliminar para este com um pouco mais de sistemas naturais complexos. Com o ADN que arranja em seqüência nós podemos determinar como os micróbios evoluem quando desafiados para fazer melhor. Nós podemos aprender muito sobre os mecanismos básicos do processo de interesse,” adiciona.

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

Last Update: 11. January 2012 17:33

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