იდუმალი ბაქტერია ელექტრო მავთულს ქმნის

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

ლარს პიტერ ნილსენისთვის ეს ყველაფერი წყალბადის სულფიდის საიდუმლოებით მოცული გაქრობით დაიწყო. მიკრობიოლოგმა შეაგროვა შავი, სუნიანი ტალახი დანიაში, ორჰუსის ნავსადგურის ფსკერიდან, ჩააგდო დიდი შუშის ჭიქებში და ჩადო სპეციალური მიკროსენსორები, რომლებიც აჩვენებდნენ ცვლილებებს ტალახის ქიმიურ შემადგენლობაში.

ექსპერიმენტის დასაწყისში შემადგენლობა გაჯერებული იყო წყალბადის სულფიდით - ნალექის სუნისა და ფერის წყარო. მაგრამ 30 დღის შემდეგ, ჭუჭყის ერთი ზოლი ფერმკრთალი გახდა, რაც მიუთითებს წყალბადის სულფიდის დაკარგვაზე. საბოლოოდ, მიკროსენსორებმა აჩვენეს, რომ მთელი კავშირი გაქრა. იმის გათვალისწინებით, თუ რა იცოდნენ მეცნიერებმა ტალახის ბიოგეოქიმიის შესახებ, იხსენებს ნილსენი ორჰუსის უნივერსიტეტიდან, „მას საერთოდ არ ჰქონდა აზრი“.

პირველი ახსნა, მისი თქმით, ის იყო, რომ სენსორები არასწორი იყო. მაგრამ მიზეზი ბევრად უფრო უცნაური აღმოჩნდა: ბაქტერიები, რომლებიც აკავშირებენ უჯრედებს, ქმნიან ელექტრულ კაბელებს, რომლებსაც შეუძლიათ ჭუჭყში 5 სანტიმეტრამდე დენის გატარება.

ადაპტაცია, რომელიც აქამდე არ ყოფილა მიკრობებში, საშუალებას აძლევს ამ ე.წ. მისი არარსებობა ჩვეულებრივ ხელს უშლის ბაქტერიებს მეტაბოლური ნაერთებისგან, როგორიცაა წყალბადის სულფიდი საკვებისთვის. მაგრამ კაბელები, მიკრობების ჟანგბადით მდიდარ საბადოებთან შეკავშირებით, საშუალებას აძლევს მათ რეაგირება მოახდინონ დიდ მანძილზე.

როდესაც ნილსენმა პირველად აღწერა ეს აღმოჩენა 2009 წელს, მისი კოლეგები სკეპტიკურად იყვნენ განწყობილნი. ფილიპ მაისმანი, ანტვერპენის უნივერსიტეტის ქიმიური ინჟინერი, იხსენებს, რომ ფიქრობდა: „ეს სრული სისულელეა“. დიახ, მკვლევარებმა იცოდნენ, რომ ბაქტერიებს შეუძლიათ ელექტროენერგიის გატარება, მაგრამ არა იმ დისტანციებზე, რაც ნილსენმა შესთავაზა. „თითქოს ჩვენს საკუთარ მეტაბოლურ პროცესებს შეეძლო გავლენა მოახდინოს 18 კილომეტრის მანძილზე“, ამბობს მიკრობიოლოგი ანდრეას ტესკე ჩრდილოეთ კაროლინას უნივერსიტეტიდან ჩაპელ ჰილში.

მაგრამ რაც უფრო მეტს ეძებდნენ მკვლევარები „ელექტრიფიცირებულ“ტალახს, მით უფრო მეტს პოულობდნენ მას როგორც მარილიან, ასევე მტკნარ წყალში. მათ ასევე დაადგინეს მეორე ტიპის ჭუჭყის მოყვარული ელექტრო მიკრობი: ნანომავთულის ბაქტერიები, ცალკეული უჯრედები, რომლებიც ზრდიან ცილოვან სტრუქტურებს, რომლებსაც შეუძლიათ ელექტრონების გადაადგილება მოკლე დისტანციებზე.

ეს ნანომავთულის მიკრობები გვხვდება ყველგან, მათ შორის ადამიანის პირში

აღმოჩენები აიძულებს მკვლევარებს გადაწერონ სახელმძღვანელოები; გადახედეთ ტალახის ბაქტერიების როლს ძირითადი ელემენტების გადამუშავებაში, როგორიცაა ნახშირბადი, აზოტი და ფოსფორი; და მიმოიხილე, თუ როგორ მოქმედებს ისინი წყლის ეკოსისტემებზე და კლიმატის ცვლილებაზე.

მეცნიერები ასევე ეძებენ პრაქტიკულ აპლიკაციებს, იკვლევენ ბაქტერიების პოტენციალს, რომლებიც შეიცავს კაბელებს და ნანომავთულს დაბინძურების წინააღმდეგ საბრძოლველად და ელექტრო მოწყობილობების კვებისათვის. „ჩვენ ვხედავთ უფრო მეტ ურთიერთქმედებას მიკრობებში და ელექტროენერგიის გამოყენებით მიკრობებს შორის“, ამბობს მეისმანი. "მე მას ელექტრულ ბიოსფეროს ვეძახი."

უჯრედების უმეტესობა აყვავდება ერთი მოლეკულიდან ელექტრონების მიღებით, პროცესს, რომელსაც ჟანგვა ჰქვია და მათ სხვა მოლეკულაში, ჩვეულებრივ ჟანგბადში, რედუქციას უწოდებენ. ამ რეაქციების შედეგად მიღებული ენერგია მართავს ცხოვრების სხვა პროცესებს. ევკარიოტულ უჯრედებში, მათ შორის ჩვენს საკუთარში, ასეთი „რედოქსული“რეაქციები ხდება მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაზე და მათ შორის მანძილი მცირეა - მხოლოდ მიკრომეტრი. სწორედ ამიტომ, ამდენი მკვლევარი სკეპტიკურად უყურებდა ნილსენის მტკიცებას, რომ საკაბელო ბაქტერიები ელექტრონებს მოძრაობენ გოლფის ბურთის ზომის ჭუჭყის ფენაში.

ამის დამტკიცების გასაღები იყო წყალბადის სულფიდის გაქრობა. ბაქტერიები ქმნიან ნაერთს ტალახში, არღვევენ მცენარეულ ნარჩენებს და სხვა ორგანულ მასალებს; ღრმა საბადოებში წყალბადის სულფიდი გროვდება ჟანგბადის ნაკლებობის გამო, რაც სხვა ბაქტერიებს ეხმარება მის დაშლაში. თუმცა, წყალბადის სულფიდი მაინც გაქრა ნილსენის ჭიქაში. უფრო მეტიც, ჭუჭყის ზედაპირზე გამოჩნდა ჟანგიანი ელფერი, რაც მიუთითებდა რკინის ოქსიდის წარმოქმნაზე.

ერთ ღამეს გაღვიძებისთანავე ნილსენმა უცნაური ახსნა მიიღო: რა მოხდება, თუ ტალახში ჩაფლული ბაქტერიები დაასრულებენ რედოქს რეაქციას, როგორღაც გვერდის ავლით ჟანგბადით ღარიბი ფენებს? რა მოხდება, თუ მათ სანაცვლოდ გამოიყენებდნენ გოგირდწყალბადის უხვი მარაგს, როგორც ელექტრონის დონორს, შემდეგ კი ელექტრონები ჟანგბადით მდიდარ ზედაპირისკენ მიჰყავდათ? იქ, ჟანგვის პროცესში, ჟანგი წარმოიქმნება, თუ რკინაა.

იმის პოვნა, თუ რა ატარებს ამ ელექტრონებს, რთული აღმოჩნდა. პირველ რიგში, ნილს რიზგარდ-პეტერსენს ნილსენის გუნდი უნდა გამოერიცხა უფრო მარტივი შესაძლებლობა: ნალექში ლითონის ნაწილაკები ელექტრონებს ატარებენ ზედაპირზე და იწვევენ დაჟანგვას. მან ეს მიაღწია მინის მძივების ფენის ჩასმა, რომელიც არ ატარებს ელექტროენერგიას ჭუჭყის სვეტში. მიუხედავად ამ დაბრკოლებისა, მკვლევარებმა მაინც აღმოაჩინეს ელექტრული დენი, რომელიც მოძრაობდა ტალახში, რაც იმაზე მეტყველებს, რომ ლითონის ნაწილაკები არ იყო გამტარი.

იმის დასანახად, ატარებდა თუ არა კაბელი ან მავთული ელექტრონებს, მკვლევარებმა შემდეგ გამოიყენეს ვოლფრამის მავთული ტალახის სვეტში ჰორიზონტალური კვეთის გასაკეთებლად. დენი გავიდა, თითქოს მავთული იყო გაჭრილი. სხვა სამუშაოებმა შეამცირა გამტარის ზომა, რაც ვარაუდობს, რომ ის უნდა იყოს მინიმუმ 1 მიკრომეტრი დიამეტრის. „ეს არის ბაქტერიების ნორმალური ზომა“, ამბობს ნილსენი.

საბოლოო ჯამში, ელექტრონულმა მიკროგრაფებმა გამოავლინეს სავარაუდო კანდიდატი: გრძელი, თხელი ბაქტერიული ბოჭკოები, რომლებიც გამოჩნდნენ ორჰუსის ნავსადგურის ტალახით სავსე ჭიქაში ჩასმული მინის მძივების ფენაში. თითოეული ძაფი შედგებოდა უჯრედების დასტასგან - 2000-მდე - ჩასმული გარე მემბრანაში. ამ მემბრანასა და ერთმანეთზე დაწყობილ უჯრედებს შორის სივრცეში პარალელური „მავთულის“სიმრავლე აჭიმებდა ძაფის მთელ სიგრძეზე. კაბელის მსგავსი გარეგნობა შთააგონებდა მიკრობის საერთო სახელს.

მეისმანი, ყოფილი სკეპტიკოსი, სწრაფად გარდაიქმნა. მას შემდეგ, რაც ნილსენმა გამოაცხადა თავისი აღმოჩენა, მაისმანმა გადაწყვიტა გამოეკვლია ზღვის ტალახის საკუთარი ნიმუში. "მე შევნიშნე იგივე ფერის ცვლილებები ნალექში, რომელიც მან დაინახა", - იხსენებს მეისმანი. „დედა ბუნების მითითება იყო, რომ უფრო სერიოზულად მოეკიდოს მას“.

მისმა გუნდმა დაიწყო მიკრობული კვლევის ინსტრუმენტებისა და მეთოდების შემუშავება, ზოგჯერ მუშაობდა ნილსენის ჯგუფთან ერთად. ძნელი იყო წასვლა. ბაქტერიული ძაფები იზოლირების შემდეგ სწრაფად უარესდება და სტანდარტული ელექტროდები მცირე გამტარებლებში დენების გასაზომად არ მუშაობს. მაგრამ მას შემდეგ, რაც მკვლევარებმა ისწავლეს ერთი ძაფის ამორჩევა და ცალკეული ელექტროდის სწრაფად დამაგრება, „ჩვენ დავინახეთ მართლაც მაღალი გამტარობა“, ამბობს მეისმანი. მისი თქმით, ცოცხალი კაბელები კონკურენციას ვერ გაუწევენ სპილენძის მავთულს, მაგრამ ისინი ემთხვევა მზის პანელებსა და მობილური ტელეფონების ეკრანებში გამოყენებულ გამტარებს, ასევე საუკეთესო ორგანულ ნახევარგამტარებს.

მკვლევარებმა ასევე გააანალიზეს საკაბელო ბაქტერიების ანატომია. ქიმიური აბაზანების გამოყენებით, მათ გამოყო ცილინდრული გარსი და აღმოაჩინეს, რომ იგი შეიცავდა 17-დან 60-მდე პარალელურ ბოჭკოებს, რომლებიც ერთმანეთთან იყო დაკავშირებული. ჭურვი არის გამტარობის წყარო, მეისმანმა და კოლეგებმა განაცხადეს გასულ წელს Nature Communications-ში. მისი ზუსტი შემადგენლობა ჯერ კიდევ უცნობია, მაგრამ შესაძლოა ცილაზე იყოს დაფუძნებული.

„ეს რთული ორგანიზმია“, ამბობს ნილსენი, რომელიც ახლა ხელმძღვანელობს ელექტრო-მიკრობიოლოგიის ცენტრს, რომელიც შეიქმნა 2017 წელს დანიის მთავრობის მიერ. პრობლემებს შორის, რომელსაც ცენტრი წყვეტს, არის მიკრობების მასობრივი წარმოება კულტურაში. „სუფთა კულტურა რომ გვქონდეს, ბევრად უფრო ადვილი იქნებოდა“გამოვცადოთ იდეები უჯრედულ მეტაბოლიზმზე და გარემოს გავლენის შესახებ გამტარობაზე, ამბობს ცენტრიდან ანდრეას შრამი. კულტივირებული ბაქტერია ასევე გააადვილებს საკაბელო მავთულხლართების იზოლირებას და ბიორემედიაციისა და ბიოტექნოლოგიის პოტენციური აპლიკაციების გამოცდას.

სანამ მკვლევარები თავს არიდებენ კაბელში არსებულ ბაქტერიებს, სხვები აკვირდებიან ელექტრული ტალახის კიდევ ერთ მთავარ მოთამაშეს: ნანომავთულზე დაფუძნებულ ბაქტერიას, რომელიც უჯრედების კაბელებად დაკეცვის ნაცვლად, თითოეული უჯრედიდან 20-დან 50 ნმ სიგრძის ცილოვან მავთულს ზრდის.

როგორც საკაბელო ბაქტერიების შემთხვევაში, საბადოების იდუმალმა ქიმიურმა შემადგენლობამ განაპირობა ნანომავთულის მიკრობების აღმოჩენა. 1987 წელს, მიკრობიოლოგმა დერეკ ლოვლიმ, ახლა მასაჩუსეტსის ამჰერსტის უნივერსიტეტში, ცდილობდა გაეგო, როგორ გამოიყოფა ფოსფატი სასუქის ჩამდინარე წყლებიდან - საკვები ნივთიერება, რომელიც ხელს უწყობს წყალმცენარეების აყვავებას - ნალექიდან მდინარე პოტომაკის ქვეშ ვაშინგტონში, DC. იმუშავა და დაიწყო მათი ჭუჭყიდან ამოღება. ერთის გაზრდის შემდეგ, რომელსაც ახლა Geobacter Metallireducens-ს უწოდებენ, მან შენიშნა (ელექტრონული მიკროსკოპის ქვეშ), რომ ბაქტერიას გაუჩნდა კავშირი ახლომდებარე რკინის მინერალებთან. მას ეჭვი ეპარებოდა, რომ ელექტრონები ატარებდნენ ამ მავთულს და საბოლოოდ გაარკვია, რომ Geobacter აწყობდა ქიმიურ რეაქციებს ტალახში, ორგანულ ნაერთებს ჟანგავდა და ელექტრონებს მინერალებზე გადასცემდა. ეს შემცირებული მინერალები შემდეგ ათავისუფლებს ფოსფორს და სხვა ელემენტებს.

ნილსენის მსგავსად, ლავლი სკეპტიციზმის წინაშე აღმოჩნდა, როდესაც პირველად აღწერა თავისი ელექტრო მიკრობი. თუმცა, დღეს მან და სხვებმა დაარეგისტრირეს ნანომავთულის მიკრობების თითქმის ათეული სახეობა, რომლებიც მათ პოულობენ ჭუჭყის გარდა სხვა გარემოში. ბევრი ატარებს ელექტრონებს ნალექში ნაწილაკებამდე და უკან. მაგრამ ზოგიერთი ეყრდნობა სხვა მიკრობებს ელექტრონების მისაღებად ან შესანახად. ეს ბიოლოგიური პარტნიორობა საშუალებას აძლევს ორივე მიკრობს „ჩაერთოს ახალი სახის ქიმიაში, რასაც ვერც ერთი ორგანიზმი ვერ გააკეთებს მარტო“, ამბობს ვიქტორია ორფანი, კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის გეობიოლოგი. მიუხედავად იმისა, რომ საკაბელო ბაქტერიები აგვარებენ რედოქს საჭიროებებს ჟანგბადით გამდიდრებულ ტალახში შორ მანძილზე ტრანსპორტირებით, ეს მიკრობები ერთმანეთის მეტაბოლიზმზე არიან დამოკიდებულნი მათი რედოქს მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად.

ზოგიერთი მკვლევარი ჯერ კიდევ კამათობს იმაზე, თუ როგორ ატარებენ ბაქტერიული ნანომავთულები ელექტრონებს.ლოვლი და მისი კოლეგები დარწმუნებულნი არიან, რომ გასაღები არის ცილების ჯაჭვები, რომელსაც ეწოდება პილინები, რომლებიც შედგება წრიული ამინომჟავებისგან. როდესაც მან და მისმა კოლეგებმა შეამცირეს რგოლოვანი ამინომჟავების რაოდენობა პილინში, ნანომავთულები ნაკლებად გამტარი გახდა.”ეს მართლაც საოცარი იყო,” - ამბობს ლავლი, რადგან ზოგადად მიღებულია, რომ ცილები იზოლატორებია. მაგრამ სხვები ფიქრობენ, რომ ეს საკითხი შორს არის გადაჭრისგან. ობოლი, მაგალითად, ამბობს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ "არსებობს აბსოლუტური მტკიცებულება… მე მაინც არ ვფიქრობ [ნანომავთულის გამტარობა] კარგად გასაგები."

ცხადია, რომ ელექტრო ბაქტერიები ყველგანაა. მაგალითად, 2014 წელს მეცნიერებმა აღმოაჩინეს საკაბელო ბაქტერიები ჩრდილოეთ ზღვაში სამ სრულიად განსხვავებულ ჰაბიტატში: მოქცევის მარილის ჭაობში, ზღვის ფსკერის აუზში, სადაც ჟანგბადის დონე თითქმის ნულამდე ეცემა ზოგიერთ სეზონზე და დატბორილ ტალახიან დაბლობში ზღვის მახლობლად. …. ნაპირი. (მათ ისინი ვერ იპოვეს ქვიშიან ზონაში, სადაც ცხოვრობდნენ ჭიები, რომლებიც აგროვებენ ნალექებს და არღვევენ კაბელებს.) სხვაგან, მკვლევარებმა აღმოაჩინეს საკაბელო ბაქტერიების დნმ-ის მტკიცებულება ღრმა, ჟანგბადით ღარიბ ოკეანის აუზებში, ცხელ წყაროებში და ცივ პირობებში. დაღვრა, მანგროები და მოქცევის ნაპირები როგორც ზომიერ, ისე სუბტროპიკულ რეგიონებში.

საკაბელო ბაქტერიები ასევე გვხვდება მტკნარი წყლის გარემოში.2010 და 2012 წლებში ნილსენის სტატიების წაკითხვის შემდეგ, ჯგუფმა მიკრობიოლოგ რაინერ მეკენსტოკის ხელმძღვანელობით ხელახლა გამოიკვლია ნალექის ბირთვები, რომლებიც გაბურღული იყო მიწისქვეშა წყლების დაბინძურების კვლევის დროს დიუსელდორფში, გერმანია. „ჩვენ ვიპოვნეთ [საკაბელო ბაქტერიები] ზუსტად იქ, სადაც გვეგონა, რომ მათ ვიპოვნეთ“, იმ სიღრმეებში, სადაც ჟანგბადი მცირდებოდა, იხსენებს მეკენსტოკი, რომელიც მუშაობს დუისბურგ-ესენის უნივერსიტეტში.

ნანომავთულის ბაქტერიები კიდევ უფრო ფართოდ არის გავრცელებული. მკვლევარებმა ისინი აღმოაჩინეს ნიადაგებში, ბრინჯის მინდვრებში, ღრმა ნაწლავებში და კანალიზაციის გამწმენდ ნაგებობებშიც კი, ასევე მტკნარ და საზღვაო ნალექებში. ისინი შეიძლება არსებობდნენ იქ, სადაც ბიოფილმები იქმნება, და ბიოფილმების ყოვლისმომცველი სიმრავლე კიდევ ერთი მტკიცებულებაა იმისა, თუ რა დიდი როლი შეუძლიათ ამ ბაქტერიებს ბუნებაში.

ელექტრული ტალახის ბაქტერიების მრავალფეროვნება ასევე მიუთითებს იმაზე, რომ ისინი მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ეკოსისტემებში. მაგალითად, წყალბადის სულფიდის დაგროვების თავიდან აცილებით, საკაბელო ბაქტერიები, სავარაუდოდ, ჭუჭყს უფრო საცხოვრებლად აქცევს სიცოცხლის სხვა ფორმებს. მეკენსტოკმა, ნილსენმა და სხვებმა აღმოაჩინეს ისინი ზღვის ბალახისა და სხვა წყლის მცენარეების ფესვებთან ან მის მახლობლად, რომლებიც გამოყოფენ ჟანგბადს, რომელსაც ბაქტერიები, სავარაუდოდ, წყალბადის სულფიდის დასაშლელად იყენებენ. ეს, თავის მხრივ, იცავს მცენარეებს ტოქსიკური აირისგან. პარტნიორობა "როგორც ჩანს, ძალიან დამახასიათებელია წყლის მცენარეებისთვის", - თქვა მეკენსტოკმა.

რობერტ ალერი, სტოუნ ბრუკის უნივერსიტეტის ზღვის ბიოგეოქიმიკოსი, თვლის, რომ ბაქტერიებს შეუძლიათ აგრეთვე დაეხმარონ ბევრ წყალქვეშა უხერხემლოებს, მათ შორის ჭიებს, რომლებიც აშენებენ ბურუსებს, რომლებიც ჟანგბადით გაჯერებულ წყალს ტალახში შესვლის საშუალებას აძლევს. მან აღმოაჩინა საკაბელო ბაქტერიები, რომლებიც ეწებება ჭიის მილების გვერდებს, სავარაუდოდ, რათა მათ შეეძლოთ ამ ჟანგბადის გამოყენება ელექტრონების შესანახად. თავის მხრივ, ეს ჭიები დაცულია ტოქსიკური წყალბადის სულფიდისგან. „ბაქტერიები [ბურღს] უფრო საცხოვრებლად ხდიან“, - ამბობს ალერი, რომელმაც აღწერა ეს ბმულები 2019 წლის ივლისის სტატიაში Science Advances-ში.

მიკრობები ასევე ცვლიან ჭუჭყის თვისებებს, ამბობს საირა მალკინი, ეკოლოგი მერილენდის უნივერსიტეტის გარემოსდაცვითი მეცნიერებათა ცენტრიდან. "ისინი განსაკუთრებით ეფექტურია… ეკოსისტემის ინჟინრები." საკაბელო ბაქტერიები "იზრდება როგორც ტყის ცეცხლი", ამბობს ის; მან აღმოაჩინა, რომ ერთი კუბური სანტიმეტრი ტალახი შეიძლება შეიცავდეს 2,859 მეტრ კაბელს, რომლებიც ნაწილაკებს ადგილზე ამაგრებენ და შესაძლოა ნალექს უფრო მდგრადი გახადონ ზღვის ორგანიზმების მიმართ.

მალკინმა აღმოაჩინა, რომ ბაქტერია ასევე ცვლის ჭუჭყის ქიმიას, აქცევს ზედაპირთან მიახლოებულ ფენებს უფრო ტუტე და ღრმა ფენებს უფრო მჟავე. ასეთი pH გრადიენტები შეიძლება გავლენა იქონიოს "ბევრ გეოქიმიურ ციკლზე", მათ შორის დარიშხანთან, მანგანუმთან და რკინასთან ასოცირებულ ციკლებზე, თქვა მან, რაც ქმნის შესაძლებლობებს სხვა მიკრობებისთვის.

იმის გამო, რომ პლანეტის უზარმაზარი ტერიტორიები დაფარულია ტალახით, მკვლევარები ამბობენ, რომ ბაქტერიები, რომლებიც დაკავშირებულია კაბელებთან და ნანომავთულებთან, სავარაუდოდ გავლენას მოახდენს გლობალურ კლიმატზე. მაგალითად, ნანომავთულის ბაქტერიას შეუძლია ელექტრონები მიიღოს ორგანული მასალებისგან, როგორიცაა მკვდარი დიატომები და შემდეგ გადასცეს სხვა ბაქტერიებს, რომლებიც წარმოქმნიან მეთანს, ძლიერ სათბურის გაზს. სხვადასხვა გარემოებებში, საკაბელო ბაქტერიებს შეუძლიათ შეამცირონ მეთანის წარმოება.

უახლოეს წლებში „ჩვენ ვიხილავთ ფართოდ აღიარებას ამ მიკრობების მნიშვნელობის შესახებ ბიოსფეროში“, ამბობს მალკინი. მას შემდეგ, რაც ნილსენმა ორჰუსის ტალახიდან გოგირდწყალბადის იდუმალი გაუჩინარება შენიშნა, ათ წელზე ცოტა მეტი ხნის შემდეგ, ის ამბობს: „თავბრუდამხვევია იმაზე ფიქრი, რასთან გვაქვს საქმე აქ“.

შემდეგი: ტელეფონი იკვებება მიკრობული სადენებით?

ელექტრო მიკრობების პიონერებმა სწრაფად დაფიქრდნენ, როგორ გამოეყენებინათ ეს ბაქტერიები.„ახლა, როცა ვიცით, რომ ევოლუციამ შეძლო ელექტრო მავთულის შექმნა, სირცხვილი იქნება, თუ ჩვენ არ გამოვიყენებთ მათ“, ამბობს ლარს პიტერ ნილსენი, მიკრობიოლოგი ორჰუსის უნივერსიტეტიდან.

ერთ-ერთი შესაძლო გამოყენებაა დამაბინძურებლების გამოვლენა და კონტროლი. საკაბელო მიკრობები, როგორც ჩანს, აყვავდებიან ორგანული ნაერთების არსებობისას, როგორიცაა ნავთობი, და ნილსენი და მისი გუნდი ამოწმებენ შესაძლებლობას, რომ საკაბელო ბაქტერიების სიმრავლე მიანიშნებს წყალშემცველებში აღმოუჩენელი დაბინძურების არსებობაზე. ბაქტერიები პირდაპირ არ ანადგურებენ ზეთს, მაგრამ მათ შეუძლიათ სხვა ცხიმიანი ბაქტერიების მიერ წარმოქმნილი სულფიდის დაჟანგვა. მათ შეუძლიათ აგრეთვე დაეხმარონ გაწმენდას; ნალექი უფრო სწრაფად აღდგება ნედლი ნავთობის დაბინძურებისგან, როდესაც ის კოლონიზდება საკაბელო ბაქტერიებით, იტყობინება სხვა კვლევითი ჯგუფი იანვარში ჟურნალში Water Research. ესპანეთში მესამე ჯგუფი იკვლევს, შეუძლია თუ არა ნანომავთულის ბაქტერიებს დააჩქაროს დაბინძურებული ჭაობების გაწმენდა. მანამდეც კი, სანამ ნანომავთულზე დაფუძნებული ბაქტერიები ელექტრული იქნებოდა, მათ აჩვენეს ბირთვული ნარჩენების და წყალმომარაგების დეკონტამინაციის დაბინძურება არომატული ნახშირწყალბადებით, როგორიცაა ბენზოლი ან ნაფტალინი.

ელექტრულ ბაქტერიებს ასევე შეუძლიათ ახალი ტექნოლოგიების წარმოშობა. მათი გენეტიკურად მოდიფიცირება შესაძლებელია მათი ნანომავთულის შესაცვლელად, რომელიც შემდეგ შეიძლება მოიჭრას, რათა შეიქმნას მგრძნობიარე ტარებადი სენსორების ხერხემალი, ამბობს დერეკ ლოველი, მასაჩუსეტსის უნივერსიტეტის მიკრობიოლოგი (UMass), Amherst. „ჩვენ შეგვიძლია დავაპროექტოთ ნანომავთულები და მოვარგოთ ისინი საინტერესო ნაერთების სპეციალურად დასაკავშირებლად“. მაგალითად, Nano Research-ის 11 მაისის Lovely ნომერში, UMass-ის ინჟინერმა ჯუნ იაომ და მათმა კოლეგებმა აღწერეს ნანომავთულზე დაფუძნებული სენსორი, რომელიც ამოიცნობს ამიაკს სასოფლო-სამეურნეო, სამრეწველო, გარემოსდაცვითი და ბიოსამედიცინო პროგრამებისთვის საჭირო კონცენტრაციებში.

ფილმის სახით შექმნილ ნანომავთულს შეუძლია ელექტროენერგიის გამომუშავება ჰაერის ტენისგან.მკვლევარები თვლიან, რომ ფილმი გამოიმუშავებს ენერგიას, როდესაც ტენიანობის გრადიენტი ხდება ფირის ზედა და ქვედა კიდეებს შორის. (ზედა კიდე უფრო მგრძნობიარეა ტენიანობის მიმართ.) გრადიენტის გამო წყლის წყალბადის და ჟანგბადის ატომების გამოყოფისას წარმოიქმნება მუხტი და მიედინება ელექტრონები. იაომ და მისმა გუნდმა Nature-ში 17 თებერვალს განაცხადეს, რომ ასეთ ფილმს შეუძლია შექმნას საკმარისი ენერგია სინათლის გამოსხივების დიოდის გასანათებლად და 17 ასეთ მოწყობილობას, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, შეუძლია მობილურ ტელეფონს. მიდგომა არის „რევოლუციური ტექნოლოგია განახლებადი, სუფთა და იაფი ენერგიის გენერირებისთვის“, ამბობს კუ ლიანტი, ცინგხუას უნივერსიტეტის მასალების მეცნიერი. (სხვები უფრო ფრთხილები არიან და აღნიშნავენ, რომ წარსულში მცდელობები ტენიანობისგან ენერგიის გამოდევნისა გრაფენის ან პოლიმერების გამოყენებით წარუმატებელი აღმოჩნდა.)

საბოლოო ჯამში, მკვლევარები იმედოვნებენ, რომ გამოიყენებენ ბაქტერიების ელექტრულ შესაძლებლობებს არჩევითი მიკრობების გარეშე. მაგალითად, Catch-მა დაარწმუნა საერთო ლაბორატორიული და სამრეწველო ბაქტერია Escherichia coli ნანომავთულის დამზადებაში. ამან უნდა გაუადვილოს მკვლევარებს სტრუქტურების მასობრივი წარმოება და მათი პრაქტიკული გამოყენების შესწავლა.