Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

UMass siyentipiko Tuklasin Interspecies elektron Transfer sa Microorganisms

Published on December 3, 2010 at 5:22 AM

University of Massachusetts Amherst microbiologists Derek Lovley, Zarath Summers at kasamahan ulat sa ang isyu Dec 2 ng Science na sila ay natuklasan ang isang bagong pag-uugali matulungin sa anaerobic bacteria, na kilala bilang interspecies elektron transfer, na maaaring magkaroon ng mahalagang mga implikasyon para sa pandaigdigang carbon cycle at bioenergy.

Ang mga siyentipiko natagpuan na ang mga microorganisms ng iba't ibang mga species, sa kasong ito dalawang Geobacter species, maaari form ng direktang mga electrical connections at pumasa ng isang electric kasalukuyang sa isa mikrobiyo sa iba pang mga. Sa pamamagitan ng cooperating sa paraan na ito ang dalawang mga microbes ay maaaring ubusin ang pagkain na alinman sa mga ito ay maaaring gamitin sa kanilang mga sarili.

Ang cell na aggregates o "mahusay na mga bola ng ebolusyon" na Summers na umunlad sa laboratoryo tumitingin napaka tulad ng mga matatagpuan sa likas na katangian na kung saan ay kasangkot sa nakalalait na organic na bagay sa greenhouse gas, carbon dioxide at mitein. Conversion ng mga wastes sa mitein sa pamamagitan ng microbial aggregates ay isang increasingly popular na pamamaraan para sa paggawa ng natural gas bilang isang renewable source ng enerhiya.

Iba ay matatagpuan ubos mitein mula sa mga lagusan sa ilalim ng karagatan. Sa parehong mga kaso, ang mga investigators ay lito para sa mga taon tungkol sa kung paano ang mga function na aggregates, dahil ang isang 40-taon gulang na interspecies tularan ng hydrogen transfer ay hindi mukhang magkasya ang mga obserbasyon. Ngayon, ang misteryo ay lumilitaw na malutas.

Bilang Lovley, ang punong-guro investestigator, nagpapaliwanag, "Kami ay ilagay ang mga microbes sa ilalim ng mga kondisyon kung saan sila ay nagtutulungan upang mabuhay at lumago ang paggamit ng alak na ibinigay namin sa kanila bilang isang source ng enerhiya na nila ang mga tunay na pag-inom buddies, nakikipagtulungan sa ubusin ethanol. " Sa pamamagitan ng suporta mula sa Genomic Science Program ng US Kagawaran ng Enerhiya, ang kanyang lab ay exploiting ang kakayahan ng mga microorganisms sa iangkop sa nobelang na kundisyon at pagbuo ng mga microbes para sa mga praktikal na aplikasyon.

Ito ay kilala dahil sa ang 1960s na ang mga microorganisms ay maaari di-tuwirang palitan ng mga electron sa pamamagitan ng proseso na kilala bilang interspecies hydrogen transfer. Dito, ang isang mikrobiyo ay gumagawa ng hydrogen na ang isa pang mikrobiyo pagkatapos consumes. Ito ay ang eksperimento carrried out sa pamamagitan ng doktor Summers kandidato upang galugarin ang kababalaghan pa na humantong sa pagtuklas ng mga bagong direct transfer proseso.

Upang magsimula, Summers ilagay sa dalawang species ng Geobacter sama-sama sa ilalim ng mga kondisyon inaasahang pabor ng mga pakikipag-ugnayan ng hydrogen-pagbabahagi. Sa una, ang mga cell ay makikipagtulungan upang ubusin ang alak sa pamamagitan ng pagbabahagi ng hydrogen. Sa paglipas ng panahon, sila rin makapagsimula clumping sama-sama at pagbabago ang kultura mula sa isa sa dispersed mikroskopiko cell, invisible sa mata, sa isang koleksyon ng mga komplikadong multi-cellular istraktura, millimeters sa diameter.

Resisting ang kanyang lab ka-urgings upang kalugin ang mga kultura at masira ang mga hindi inaasahang clumps ng cell, ang mga Summers patuloy upang payagan ang mga spheres sa lumago. Ngayon sila ay exhibiting isang malalim na pulang kulay dahil sa pagkakaroon ng iron-containing proteins na kilala bilang cytochromes. Kapag sinusunod sa isang elektron mikroskopyo, malinaw na kanilang binuo ng isang buhul-buhol na istraktura sa isang serye ng mga channels, baka upang makatulong sa nutrients ipasok. Din sila ay itinatag ng ganap na bagong electric na koneksyon na pinahihintulutan direkta sa kanila upang ibahagi ang mga electron.

"Ang direct elektron transfer ay mas mabisa at magsayang sila ng alak mas mabilis sa ganitong paraan," Summers puntos out. Sequencing ang DNA sa malaking pulang bola ipinahayag ang lihim sa ang electrical koneksyon na ito: isang pagbago sa isa sa ang mga species Geobacter ay sanhi ito upang gumawa ng mas higit pa sa isang cytochrome na kilala bilang OmcS. Nakaraang pag-aaral sa kaibig-ibig ang lab ay ipinapakita na OmcS linya up kasama Geobacter electrically kondaktibo filament na kilala bilang mga microbial nanowires.

"Ang turn ng mga kaganapan na ito ay iminungkahing na ang cytochrome ay susi sa ang electrical koneksyon sa pagitan ng mga cell" sabi ni Summers. Ito ay nakumpirma sa kasunod na eksperimento na may genetically manipulahin microbes. Kapag ang mga mananaliksik tinanggal genes para sa cytochrome o ang mga nanowires, ang mga microbes ay hindi form ang pulang bola at hindi epektibong ginamit ang kanilang alak gasolina. Lovley, Summers at kasamahan ay kaya pinpointed ang pinagmulan ng ang mga microbes 'bagong pag-uugali.

Ang karagdagang mga eksperimento ay nagpakita na kung ang ang pagbago ay ipinakilala bago paglalagay ng dalawang Geobacters, mabilis na sila ay nabuo ang mga bola at na-consumed na alak. Ang pagtatanggal ng isang gene na maaaring kinakailangan para sa mga cell upang palitan ang hydrogen din hastened ball pagbuo, nagpapakita na interspecies hydrogen transfer ay hindi isang mahalagang kadahilanan. "Ito ay isang malinaw na kaso ng buhay umuusbong na gumana nang mas mabisa sa isang bagong kapaligiran" sabi ni Lovley.

"Kami ay guessing na ang maraming uri ng mga natural na aggregates umaasa sa interspecies elektron transfer" sabi Lovley. "Na namin ay may ilang mga mahusay na paunang katibayan para sa may ilang mga mas kumplikadong natural system. Sa DNA sequencing maaari naming matukoy kung paano ang mga microbes evolve kapag hinamon upang gawin mas mahusay. Maaari naming malaman ng maraming tungkol sa mga pangunahing mekanismo ng proseso ng interes," siya nagdadagdag.

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

Last Update: 3. October 2011 04:37

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