r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

By żyć, nie potrzebują niczego prócz energii elektrycznej: odkrycie biologów zapowiedzią rewolucji w elektronice?

Strona główna AktualnościSPRZĘT

Tematyka związana z biologią jest rzadko poruszana na łamach naszego portalu (mimo że niewiele jest dziedzin równie bliskich informatyce co biologia, szczególnie molekularna). W tym konkretnym wypadku nie do końca można być pewnym, czy mówimy o życiu, czy też już o elektronice. Odkrycie badaczy z University of Southern California jeszcze bardziej rozmywa podziały między tym co „techniczne”, a co naturalne, zbliżając nas zarazem do epoki, w której sprzęt elektroniczny będzie mógł korzystać z ożywionych komponentów, zaś niektóre urządzenia będą przejawiały cechy istot żywych. Poznajcie bakterie, która żywią się bezpośrednio elektronami.

Wszystkie organizmy potrzebują stałego dostarczania energii do swoich komórek. Niektóre z nich potrafią wykorzystać energię światła, przemieniając ją w energię wiązań chemicznych, jest niewielka grupa organizmów zdolnych do utleniania związków nieorganicznych, dla większości jednak energia pochodzi z czerpanych z zewnątrz związków organicznych (głównie cukrów). Tam proces fosforylacji oksydacyjnej pozwala przekazać na tlen (albo azot czy siarkę) elektrony pobrane z cząsteczek organicznych, by uwolnioną energię wykorzystać do tworzenia adenozynotrifosforanu (ATP) – podstawowego zasobnika energii chemicznej wykorzystywanego w procesach wewnątrzkomórkowych.

Tych podstaw biochemii uczy się dzieci – i do tej pory ich uniwersalność nie była kwestionowana. Wyniki eksperymentów Zarath Summers, Jeffrey Gralnicka i Daniela Bonda, biologów z University of Southern California, opisane w artykule pt. Cultivation of an Obligate Fe(II)-Oxidizing Lithoautotrophic Bacterium Using Electrodes, każą jednak na nowo spojrzeć na możliwości białkowego życia. Badacze przedstawiają hodowlę bakterii, których jedyne pożywienie stanowi elektryczność.

r   e   k   l   a   m   a

Dna mórz i oceanów są najwyraźniej pełne organizmów, które nie potrzebują bawić się z cukrami, by zapewnić niezbędny do życia przepływ energii. Pobierają bezpośrednio elektrony z powierzchni minerałów. Hodowla ich okazuje się prosta – wystarczy zgromadzić na szalce osady z dna, włożyć w to elektrody, zmierzyć naturalne napięcie, a następnie nieco je zmienić. Mikroby z osadów mogą zarówno „zjadać” elektrony przy wyższym napięciu, jak i „oddychać” elektrony na elektrodę o niższym napięciu, generując przepływ prądu – oznakę ich życia.

Podejrzenia, że mogą istnieć organizmy żywiące się czystą elektrycznością nie są więc nowe, lecz dotychczas zbywano je stwierdzeniem, że hodowane w ten sposób bakterie czerpią energię ze związków chemicznych z morskiego dna. Praca Bonda i kolegów, w której bakterie takie hodowano bezpośrednio na elektrodzie, dowodzi, że nie może być mowy o żadnym innym „pokarmie” prócz elektronów. Co więcej, wygląda na to, że w ten sposób żyje niejeden gatunek mikroorganizmów – zidentyfikowano ich przynajmniej osiem, co szczególnie ciekawe, należących do różnych rodzin, znacząco różniących się od siebie.

Zaangażowani w badania uczeni przyznają, że chodzi o cały, ukryty dotąd przed nami ekosystem. Jego badanie przyniesie kolosalne konsekwencje techniczne i teoretyczne. Już kilka lat temu biolodzy z Danii odkryli, że bakterie żyjące w morskim dnie są w stanie przekształcać się w coś na kształt długich (nawet kilkucentymetrowych) izolowanych przewodów, pozwalających połączyć mikroby żyjące w niskotlenowych warunkach z mikrobami żyjącymi w środowisku bogatszym w tlen, dostarczając w ten sposób w głąb gleby strumień energii elektrycznej. Dzięki gęstości upakowania elektrycznej sieci takich organizmów (w centymetrze sześciennym gleby można znaleźć przewody o łącznej długości nawet kilometra), „usieciowione” organizmy są w stanie wyprzeć wszystkie inne konkurencyjne gatunki. Już dziś zaczyna się poszukiwać metod laboratoryjnej, ukierunkowej hodowli takich sieci. Zmuszając do takiego łączenia się gatunki żyjące na czystej elektryczności można byłoby uzyskać hodowlane, samonapędzające się nanomaszyny, użyteczne, zdaniem badaczy, w takich dziedzinach jak oczyszczanie ścieków czy skażonych wód gruntowych.

To jednak dopiero początek możliwości. Jurij Gorbi, mikrobiolog z nowojorskiego Rensselaer Polytechnic Institute pracuje nad hodowlą bakterii między dwoma elektrodami. Organizmy takie przyswajałyby elektrony z katody, wykorzystywały je jako źródło energii, by w końcu zwrócić je na anodę. W teorii taka elektryczna bakteria mogłaby podtrzymywać swoje życie bez końca. Stopniowo zmniejszając napięcia na elektrodach moglibyśmy znaleźć minimalny poziom energii, przy którym ustają procesy reprodukcji czy wzrostu, ale wciąż zachodzą komórkowe procesy naprawcze. To przyniosłoby odpowiedź na jedno z fundamentalnych pytań o życie – ile minimalnie energii potrzebne jest, by je podtrzymać?

Więcej informacji na ten temat znajdziecie w magazynie New Scientist, który jako pierwszy poinformował o przełomowym odkryciu.

© dobreprogramy
r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Komentarze

r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a
Czy wiesz, że używamy cookies (ciasteczek)? Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień.
Korzystając ze strony i asystenta pobierania wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.