Бактерии могут обмениваться электроэнергией для совместного питания (03.12.2010)

Ученые продемонстрировали прямую передачу электроэнергии по "нанопроводам" между двумя видами бактерий, необходимую для переработки питательных веществ. Схема может быть использована для производства биотоплива и изучения механизма работы лекарств, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Science.

Перенос электроэнергии между бактериями был известен учеными и раньше, однако до сих пор считалось, что он происходит через частицу-посредник - протон Н+, переходящий через жидкую среду, в которой обитают организмы, от одной клетки к другой.

Команда Дерека Лавли (Derek Lovley) из Массачусетского университета в Амресте (США) продемонстрировала новый, ранее неизвестный, способ передачи электричества между бактериями. Он осуществляется за счет так называемых электропроводящих нановолокон - белковых жгутиков, соединяющих разные виды бактерий между собой и служащих проводниками электричества.

"Они могут просто подключаться друг к другу, это одна из наиболее удивительных вещей, которые мне, как микробиологу, когда-либо приходилось наблюдать", - сказал Лавли в интервью интернет-изданию New Scientist.

В своей работе команда ученых использовала два вида бактерий - Geobacter metallireducens и Geobacter sulfurreducens. Первый вид может перерабатывать этиловый спирт в энергию, однако побочным продуктом этого процесса являются высвобождающиеся электроны, которые бактерии нужно куда-то "слить". Второй вид перерабатывать этанол не может, однако способен использовать внешние электроны для собственных нужд.

Ученые ожидали, что перенос электронов между культурами этих бактерий, помещенных в лабораторных условиях совместно в питательную среду, будет происходить за счет транспорта протонов.

Однако взаимодействие бактерий происходило изначально очень медленно с низким поглощением и переработкой этанола. Впрочем, за несколько месяцев совместной эволюции бактерии сумели образовать сообщества - шарообразные колонии, содержащие представителей обоих видов, окрашенные в красный цвет. При этом потребление этанола бактериями резко возросло.

Красный цвет колоний был обусловлен образованием белка цитохрома, который производят оба вида бактерий.

Генетически заблокировав работу механизмов, позволяющих бактериям передавать электричество в форме частиц посредников - протонов, ученые обнаружили, что бактерии все равно обладают возможностью образовывать колонии и перерабатывать этанол.

Как выяснилось позднее, способность видов совместно перерабатывать питательные вещества зависит от их способности "выращивать" провода из электропроводящего белка цитохрома, которыми они соединяются друг с другом и совместно выполняют работу по разложению этанола.

Эксперты, мнение которых приводит New Scientist, полагают, что такие связи между клетками могут существовать и в человеческом организме, что может быть использовано для изучения болезней и разработки новых типов лекарств.

"Электрический" же симбиоз бактерий может лечь в основу новых методов получения биотоплива из бросовой биомассы с помощью микроорганизмов.

Информация предоставлена: http://www.rian.ru/science/20101203/303965082.html