Новое исследование немецких учёных показало: бактерии могут использовать крошечные магнитные частицы, чтобы создавать эффективные природные аккумуляторы. Согласно научной работе, опубликованной в издании Science, микроорганизмы могут получать электроны от микроскопических частиц минерала магнетита.
"Электрические" бактерии в последние годы крайне заинтересовали учёных. Некоторые микроорганизмы, найденные на морском дне и в руслах рек по всему миру, могут собирать электроны с крошечных металлических частиц. В свою очередь отдавая электроны бактериям, частицы железа становятся источником энергии для клеток.
Теперь Джеймс Бирн (James Byrne) из Тюбингенского университета в Германии и его команда обнаружили, что крошечные кристаллы магнетита могут быть использованы как акцепторы и доноры электронов – то есть, по сути, работать подобно аккумулятору.
Исследователь вырастил колонии, состоящие из бактерий родов Geobacter и Rhodopseudomonas, обитающих в почве и воде, на магнетите. Количество света, которое получали колонии, строго контролировалось. Бирн и его коллеги обнаружили, что первые бактерии способны отдавать электроны кристаллам, а вторые – забирать их у природного материала. Такой механизм был повторен в течение нескольких циклов, а это означает, что в перспективе биобатареи могут быть многоразовыми.
Бирн полагает, что в дикой природе эти две реакции, вероятно, проходят в течение дневных или ночных циклов или фаз приливов и отливов, причём каждый тип бактерий активен в разные моменты цикла. Кристаллы магнетита, по его словам, действуют, как природные аккумуляторные батареи для колоний микроорганизмов.
"Геохимия интересна сама по себе, но данные этих исследований могут быть полезными для прикладных исследований, ведь поток электронов имеет решающее значение для существования всего живого, – комментирует Бирн. – Магнетит с его окислительно-восстановительной активностью открывает для бактерий возможности выживать в среде, где другие окислительно-восстановительные активные соединения в дефиците (по сравнению с магнетитом).
В нашем исследовании мы рассматривали лишь метаболизирующие железо бактерии, но полагаем, что и другие типы бактерий могут использовать магнетит в качестве аккумулятора. Если это так, что магнетит может стать полезным материалом для генной инженерии. Хотя пока подробности происходящего нам ещё неизвестны".
У этого открытия большой потенциал – подобный механизм в будущем может быть использован для очистки окружающей среды от загрязнений, очистки токсичных отходов, а также в различных других биоинженерных приложениях.
