Kosár

A kosár jelenleg üres

Bejelentkezés &
Regisztráció

Jelenleg nincs belépve.

Válassza ki az oldal nyelvét

TERMÉKEINK

iPon FÓRUM

iPon Cikkek

Elektronevők

  • Dátum | 2016.06.29 08:01
  • Szerző | Jools
  • Csoport | EGYÉB

Amikor Moh El-Naggar biofizikus és doktorandusz hallgatója, Yamini Jangir egy évvel ezelőtt leereszkedtek a dél-dakotai Black Hills egyik régi aranybányája, a látogatók többségével ellentétben nem az annak egyik tárnájában helyet kapó sötétanyag-detektor, a LUX érdekelte őket. A Dél-Kaliforniai Egyetem tudósai nem szubatomi részecskék, hanem élet után kutattak a mélyben. A több mint másfél kilométer mélyen vizsgálódó páros mintát vett a tárnákban futó rozsdás csövekben található vízből, majd azt egy tartályba helyezve elektródákat helyezett a folyadékba. A szakértők azt remélték, hogy az így keltett áram révén előcsalogathatják célpontjukat, azt a kevéssé ismert mikrobatípust, amely elektromosságon él.

Az elektromos baktériumok az élővilág egy méretes, ám szinte teljesen ismeretlen szeletéhez tartoznak, amelyet csak mostanában kezdenek felderíteni a kutatók. Jobbára ritkán vizsgált élőhelyeken élnek, például a mélytengeri kürtőkben, a mélyen a kéregben húzódó ásványi erekben, illetve néhány centiméterrel a tengerfenék alatt. Eddigi vizsgálatuk hiányosságának a nehéz megközelíthetőség mellett az is az oka, hogy ezeket a mikrobákat rendkívül nehéz laborkörülmények közt tenyészteni, vélhetően éppen különleges élőhelyi körülményeik miatt.

Az a kevés eddigi kutatás, ami ezekkel az élőlényekkel foglalkozott, viszont nagyon ígéretes eredményeket produkált. Néhány nemrégiben a dél-kaliforniai partoknál begyűjtött tengerfenéki mintában rengetegféle olyan mikrobát találtak, amely elektronokat fogyaszt vagy termel, miközben ásványokat, illetve fémeket eszik vagy lélegzik be. El-Naggar csapata még nem végzett az aranybányából származó minták elemzésével, de előzetes eredményeik alapján egy szintén rendkívül sokszínű mikrobiális közösség képe vázolódik fel. Jelenleg nagyon úgy tűnik, hogy ha a kutatók a megfelelő helyen, vagyis ásványokban gazdag, oxigénben szegény környezetben kutatnak az elektromos baktériumok után, előbb-utóbb ráakadnak ezekre.

És ahogy egyre több elektronevő fajt fedeznek fel a kutatók, úgy válik egyre világosabbá az is, hogyan működnek ezek a lények. Vagyis az, hogyan kebelez be egy baktérium elektronokat egy darabka fémről, vagy hogyan „termel” ilyen részecskéket. Egy tavaly megjelent tanulmány szerzői részletesen leírják, hogyan eszik elektromosságot az egyik ilyen faj, egy még nem publikált munkában pedig arról számolnak be a kutatók, hogy bizonyos fémevők közvetlenül membránjainkon keresztül transzportálják az elektronokat, amiről mostanáig úgy hitték a szakértők, hogy nem lehetséges.

Bár az elektromosság bakteriális fogyasztása első hallásra meglepőnek tűnhet, a töltésáramlás minden életforma létében fontos szerepet tölt be. Minden élőlénynek szüksége van elektronforrásokra, hogy energiát tudjon elraktározni, majd az elektronoktól meg is kell tudniuk szabadulni, hogy mozgósíthassák készleteiket. Ahogy Szent-Györgyi Albert oly találóan megfogalmazta, „az élet nem más, mint fehérjék felszínén táncoló elektronok.”

Az emberek és sok más organizmus a táplálékkal jut hozzá az elektronokhoz, majd a részecskéket kilélegezve szabadul meg ezektől. Az El-Nagar és társai által tanulmányozott mikrobák úgynevezett litoautotróf fajok, vagyis szervetlen anyagokból, vasból, kénből vagy mangánból jutnak hozzá a negatív töltésű részecskékhez, és megfelelő körülmények között ezek elegendőek is túlélésükhöz.

Elektronevő baktérium (narancssárga) szénszálas elektródán
Elektronevő baktérium (narancssárga) szénszálas elektródán

Az elektronok fogyasztásának képessége, vagyis a közvetlen elektronszállítás azért különösen érdekes, mert látszólag ellentmond a biofizika szabályainak. A sejteket körülvevő foszfolipid membránok ugyanis szigetelőkként viselkednek, így az elektronok elviekben ezeket nem lehetnének képesek áthidalni. „Először senki sem akarta elhinni, hogy egy baktérium fel tud venni egy elektront a sejten kívülről, majd azt belülre juttatni” – mondta Kenneth Nealson, a Dél-Kaliforniai Egyetem geobiológusa egy tavaly Londonban tartott konferencián.

Nealson és kollégái az 1980-as években fedezték fel az első olyan baktériumokat, amelyek közvetlenül képesek elektronokat átadni szilárd ásványoknak. Egészen 2006-ig kellett várni, mire a folyamat molekuláris mechanizmusát sikerült felderíteni. Ennek lényege a következő: a sejtmembránban három speciális fehérje üldögél, amelyek vezető hidat képeznek a sejt belseje és a külső környezet között, lehetővé téve az elektronok kiáramlását.

A folyamat kutatói munka közben azon kezdtek gondolkodni, hogy vajon ezen procedúra fordítva is működhet-e, vagyis lehetséges-e, hogy léteznek olyan mikrobák, amelyek közvetlenül elektronokat vesznek fel környezetükből, és így termelnek energiát. Vizsgálódásaikat a metanogén baktériumokra fókuszálták, amelyek metánt termelnek. Ezek a mikrobák ugyan alapesetben nem szigorú fémevők, de 2009-ben Bruce Logan-nek (Pennsylvaniai Állami Egyetem) sikerült igazolnia, hogy képesek túlélni akkor is, ha kizárólag egy elektródától jutnak energiához. A szakértők úgy sejtették, hogy a baktériumok az előzőekben ismertetett módon, egy fehérjehíd segítségével szippantják fel az elektronokat, bizonyítékot azonban nem sikerült találniuk ennek alátámasztására.

Hozzászólások

Nem vagy bejelentkezve, a hozzászóláshoz regisztrálj vagy lépj be!

Eddigi hozzászólások:

  • 4.
    XiX
    2016. 07. 11. 10:28
    Protonpumpa
    [idekatninjá!]

    Jó tíz éve láttam egy proton pumpa molekula részletet (szépen leírták, miért megy át rajta), gondolom ez vót a lényeg.

    Nem ez, de beleképzelem oda bentre
    [idekatninjá]
  • 3.
    ny
    2016. 06. 30. 00:27
    > Ha protonok jutnak át a membránon, az mechanikai munkavégzést tesz lehetségessé, például egy bakteriális ostor mozgatását.

    https://hu.wikipedia.org/wiki/Elektrontranszportl%C3%A1nc

    Oké, akkor megvan.

    Energetikailag (és entrópiailag) viszont nem tűnik lehetségesnek az, hogy rámásszanak egy (földelt) vasdarabra, és az idők végeztéig egyék az elektronokat.
    Így a rendezetlen vasból rendezett élet lesz?
  • 2.
    2016. 06. 29. 17:25
    A lényeg a legtöbb élőlény az elektronokat kémiai vegyületekből nyeri.
    http://lh3.ggpht.com/-TXGk-7CtnfE/Us6AfOto9fI/AAAAAAAAA38/TCEjo91-_B8/citric_acid_cycle%25255B12%25255D.jpg?imgmax=800
    Híres citromsav ciklus, mikor NAD-ból NadH lesz akkor nyeri ki a mitokondriumod az elektronokat vegyületekből (1 mol NAD 2 mol elketront köt meg).
    Ezek a bacik közvetlenül fel tudják venni vagy megkötni akár egy elektródából is. Szó szerint elektronokat esznek.
  • 1.
    ny
    2016. 06. 29. 15:41
    Az "elektromosságot eszik" kifejezés szörnyű.
    A nanocsövön levő narancs bacis kép szép.
    Nem sokat vettem le a cikkből