Sähköä syöviä mikrobeja

Washingtonin yliopistossa toiminut tutkijaporukka osoitti, kuinka fototrofinen mikrobi, Rhodopseudomonas palustris napsii elektroneja johtavista aineista, kuten metallioksideista tai ruosteesta hiilidioksidin pelkistämiseksi.

Uusi tutkimus Washingtonin yliopistosta St. Louisista selittää soluprosesseja, joiden avulla aurinkoa rakastava mikrobi "voi syödä" sähköä ja siirtää elektroneja hiilidioksidin pelkistämiseksi kasvunsa edistämiseksi.

Solun ulkopuolinen elektronin otto (EEU) on mikrobien kyky ottaa elektroneja kiinteistä johtavista aineista, kuten metallioksideista. Sen suorittavat yleiset fototroofiset bakteeriperheet, mutta elektroninsiirtoreitit ja fysiologiset toiminnot ovat huonosti ymmärrettyjä.

Biologian apulaisprofessori Arpita Bosen johtama tutkijaryhmä Washington yliopistossa osoitti, kuinka luonnossa esiintyvä kanta Rhodopseudomonas palustris ottaa elektroneja johtavasta aineista, kuten metallioksideista tai ruosteesta.

Tutkimus perustuu Bosen aikaisempaan havaintoon, jonka mukaan R. palustris TIE-1 voi kuluttaa elektroneja ruosteen välityksistä, kuten valmiista elektrodeista, prosessilla jota kutsutaan solunulkoiseksi elektronin otoksi. R. palustris on fototrofinen, mikä tarkoittaa, että se käyttää valon energiaa tiettyjen metabolisten prosessien suorittamiseksi

”Tutkimus osoittaa ensimmäistä kertaa, miten tämä toiminta - eliön kyky syödä sähköä - on yhdistetty hiilidioksidin kiinnitykseen,” toteaa Bose, joka tutkii mikrobien aineenvaihduntaa ja niiden vaikutusta biokemialliseen jaksotteluun.

Tämä mekanistinen tietämys voi auttaa tuottamaan ponnisteluja mikrobien luonnollisen kyvyn hyödyntämiseksi kestävän energian varastoinnissa tai muissa bioenergian sovelluksissa.

Mikrobien R. palustris -kantoja löytyy luonnonvaraisista ja eksoottisista paikoista, kuten ruosteisista silloista ja muista paikoista, joissa ei ole happea.

Tutkijat toteavat, että reaktio on joillain tavoin samanlainen kuin ladattava akku.

”Mikrobi käyttää sähköä varaamaan redox-altaansa, tallentaen elektroneja ja tehden sen erittäin pelkistetyksi”, Bose toteaa. ”Sen purkamiseksi solu redusoi hiilidioksidia. Energia kaikkeen tähän tulee auringonvalosta. Koko prosessi toistaa itsensä, jolloin solu voi tehdä biomolekyylejä ilman mitään muuta kuin sähköä, hiilidioksidia ja auringonvaloa.”

Uusi tutkimus vastaa tieteen peruskysymyksiin ja tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia tuleville bioenergian sovelluksille.

Bosen laboratorio työskentelee näiden mikrobien avulla bioplastisten aineiden ja biopolttoaineiden valmistamiseen.

”Toivomme, että tätä kykyä yhdistää sähköä ja valoa hiilidioksidin pelkistämiseen voitaisiin käyttää kestävien ratkaisujen löytämiseen energiakriisiin”, Bose sanoi.

Aiheesta aiemmin:

Pieniä luonnonihmeitä it- ja sähkömiehille