“吞入”甲烷，“吐出”電子，發(fā)電細(xì)菌生成超穩(wěn)定蛋白質(zhì)“納米線”

(相關(guān)資料圖)

據(jù)最新一期《自然·微生物學(xué)》雜志，美國(guó)耶魯大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，地桿菌制造的蛋白質(zhì)具有線狀特性，與“吃”甲烷的微生物相似，而地桿菌可發(fā)電，這意味著其有望“吞下”廢氣并“呼出”電子。該發(fā)現(xiàn)為人類應(yīng)對(duì)氣候變化提供了新線索。

地桿菌產(chǎn)生的蛋白質(zhì)“納米線”，由細(xì)胞色素OmcZ組成，導(dǎo)電性是細(xì)胞色素OmcS納米線的1000倍，剛度是后者的3倍。

圖片來源：Sibel Ebru Yalcin;設(shè)計(jì)：Ella Maru Studio/eurekalert網(wǎng)站

氣候變化加速對(duì)地球上的生命構(gòu)成威脅。氣溫升高的很大一部分原因是由于微生物產(chǎn)生了大氣甲烷，甲烷捕獲熱量的能力是二氧化碳的30倍。此外，溫度升高加速了微生物生長(zhǎng)，因此產(chǎn)生的溫室氣體超過了植物所能利用的氣體總量，這削弱了地球碳匯的功能，并進(jìn)一步提高了全球氣溫。

現(xiàn)在，能夠從海洋沉積物中攝取高達(dá)80%甲烷的地桿菌可能是這種惡性循環(huán)的一個(gè)潛在解決方案。

地桿菌產(chǎn)生的蛋白質(zhì)“納米線”由細(xì)胞色素OmcZ組成，其導(dǎo)電性是細(xì)胞色素OmcS納米線的1000倍，剛度是后者的3倍，使細(xì)菌能在百倍于其群落大小的范圍傳輸電子。但此前人們不知道地桿菌是如何制造這種“納米線”的，以及它們?yōu)楹螘?huì)如此發(fā)電。

之前的實(shí)驗(yàn)表明，這種蛋白質(zhì)線顯示出迄今最高的導(dǎo)電性，使細(xì)菌能產(chǎn)生迄今最高的電力，并形成能夠大范圍傳輸電子的群落。

此次，使用高分辨率冷凍電子顯微鏡，研究人員觀察到“納米線”的原子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)血紅素緊密排列，以極快的速度和超高的穩(wěn)定性移動(dòng)電子。該團(tuán)隊(duì)還合成了“納米線”，解釋了細(xì)菌如何按需制造它們。

研究人員表示，人們有可能利用這些“納米線”來發(fā)電，或者了解“吃”甲烷的微生物如何利用該特性來應(yīng)對(duì)氣候變化。

關(guān)鍵詞： 細(xì)胞色素 氣候變化 研究人員 電子顯微鏡 海洋沉積物