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对细菌的冲击激活了大自然的电网

海底和我们脚下的地面布满了微小的纳米线,纳米线的宽度是人类头发的1/10万,数十亿种细菌可以从有机废物中产生电流。在8月17日发表在《自然化学生物学》杂志上的新研究中,耶鲁大学的研究人员描述了如何通过短暂的电场来激活这种隐藏的电网。

耶鲁大学西校区微生物科学研究所分子生物物理学和生物化学助理教授,论文的高级作者尼基尔·马尔万卡(Nikhil Malvankar)说:“我们生活在一个电气世界中。” 这些纳米线的强度和导电性,加上细菌自我修复的能力,可以帮助从活细胞中产生持久的,自我修复的电子产品。”

在没有氧气的环境中,地球细菌细菌通过将称为纳米线的微小蛋白质细丝投射到被称为生物膜的细菌群落中来“呼吸”,以处置有机废物转化为电能所产生的多余电子。但是,这些细菌如何像公寓高楼一样相互堆叠,如何在其大小的100倍的距离内发送电子,仍然是一个谜。

在先前的研究中,研究小组表明,由称为OmcS的蛋白质组成的纳米线在其整个长度上都包含微小的金属结构单元或血红素。OmcS传输电力。这项新研究发现,当受到电场刺激时,细菌会产生一种以前未知的纳米线,这种纳米线是一种不同的,更有效的蛋白质 OmcZ。它的输电效率是OmcS的1000倍。

耶鲁大学微生物科学研究所的科学家Sibel Ebru Yalcin与研究生J. Patrick O'Brien,Guyangqi Gu和Krystle Reiss一起领导了这项工作。

“令人惊讶的是,纳米线可以在大多数蛋白质分解的极端酸性环境中经受住并发挥作用,” Yalcin指出。“这为开发新型传感器和高弹性材料提供了独特的机会。”

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