Бактерии помогут в создании био-батарей

Учёные давно знают, что бактерии Shewanella oneidensis, обитающие в глубинах океанов и почвах способны вырабатывать электрический ток при контакте с тяжёлыми металлами, например, железом и марганцем.

В исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, учёные показывают, как эти белки с высокой скоростью могут «транспортировать» электроны через мембрану для производства необходимого для жизни бактерии количества энергии.

Подобно тому, как люди дышат кислородом и используют его для генерации энергии, бактерии Shewanella могут использовать минералы, наподобие оксида железа, для дыхания. Главный автор исследования Лян Ши (Liang Shi) из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (Pacific Northwest National Laboratory) отмечает .что бактерии известны производством тока путём перемещения электронов через клеточные мембраны, но «каким образом электроны передаются от бактерий к минералам было не до конца понятно»

У учёных есть две версии, как осуществляется этот процесс. Белки транспортируют электроны прямо на поверхность минерала, или белки с помощью других молекул осуществляют «перенос» электронов через клеточную мембрану.

Для демонстрации процесса выработки электрического тока мембранными белками исследователи использовали «пузырчатую» структуру молекул жиров, которая усеяна белками, которые могли бы имитировать клеточную мембрану. Учёный отмечает: «Проще исследовать подобные пузырьки, чем реальные бактериальные клетки, переполненные другими структурами». Эксперименты проводили в бескислородной среде, поскольку кислород может участвовать в химических реакциях.

Пузырьки, которые содержались внутри «донора» электронов, подвергали влиянию находящихся снаружи минералов (железосодержащих). Исследователям удалось измерить скорость тока, который проходил через мембрану. Она оказалась высокой, благодаря чему учёные предположили, что бактерии пользуются этим механизмом в природных условиях для создания собственных электрических токов

Том Кларк (Tom Clarke) из Университета Восточной Азии отмечает: «Наше исследование показывает, что эти белки могут непосредственно «дотрагиваться» до поверхности минералов и производить электрический ток, что означает, что бактерии могут проводить электричество через мембраны, находясь на поверхности минерала или металла»

Если учёные лучше поймут процессы, которые происходят с участием данных бактерий, то это поможет в создании био-батарей.