Másként alakul a klímaváltozás egy baktériumnak hála?

Egyre több meglepő felfedezés születik a mikrobák világában, és most olyan baktériumokat vizsgálnak a kutatók, amelyek az oxigén helyett elektronokat „lélegeznek ki”. Ez a különleges képesség új lehetőségeket kínálhat a megújuló energiaforrások és a klímaváltozás elleni harc terén.

Baktériumok segítsége a klímaváltozásban

A Rice Egyetem és a kaliforniai San Diego Egyetem kutatói közösen vizsgálták, miként képes néhány baktérium, például az Escherichia coli, oxigén nélkül túlélni. Kiderült, hogy ezek a baktériumok egy speciális molekulát, az úgynevezett 2-hidroxi-1,4-naftokinont (HNQ) használják arra, hogy az elektronokat a sejtből a külvilág felé „szállítsák”. Ezt a folyamatot két enzim, a nitroreduktázok közé tartozó NfsA és NfsB segítik elő. Az így történő elektronátvitel – amelyet mediált extracelluláris elektrontranszfernek neveznek – tulajdonképpen áramtermelés, amelyben a baktériumok élő akkumulátorként működnek.

A kutatók számítógépes modellezéssel és kísérletekkel igazolták, hogy az ilyen baktériumok még oxigénhiányos, elektromos vezető anyagokkal érintkező környezetben is képesek növekedni és szaporodni. Ami még lenyűgözőbb, hogy rövid ideig tartó érintkezés után egy speciális genetikai változás is kialakult az E. coli sejtjeiben, amely hatékonyabbá tette az elektromos légzést. Ez azt jelenti, hogy ezek a baktériumok nemcsak képesek „áramot lélegezni”, hanem folyamatosan fejlődnek és egyre hatékonyabbá válnak ebben a különleges életmódban.

Miért fontos ez a felfedezés számunkra?

Ez a mechanizmus számos biotechnológiai és energetikai területen kínálhat új lehetőségeket. A baktériumok által kibocsátott elektromosság használható lehet a szén-dioxid megkötésére és átalakítására, tisztítószerek fejlesztésére vagy akár bioelektronikai szenzorok működtetésére extrém környezetekben, például mélybányákban vagy az űrben.

– mondta Caroline Ajo-Franklin, a kutatás vezető szerzője.

Az extracelluláris légzés eddig sokáig rejtély maradt a tudósok számára, hiszen csak a hatását érzékelték, de a részletek nem voltak ismertek. Most azonban világossá vált, hogy ezek az élőlények egy egyszerű, mégis zseniális mechanizmussal működnek: nem bonyolult fehérjeláncokat építenek, hanem kis molekulák és általánosan elterjedt enzimek segítségével lélegeznek elektromossággal.

Ez a felfedezés arra utal, hogy a hasonló túlélési stratégiák sokkal gyakoribbak lehetnek a természetben, mint korábban gondoltuk, és az E. coli csak az első a sok közül, akik ebben az elektromos légzésben jeleskednek.

Miközben az emberiség egyre nagyobb kihívásokkal néz szembe az energiafelhasználás és a klímaváltozás miatt, előfordulhat, hogy az egyik legígéretesebb megoldás éppen a föld alatt, a sötétben, csendben „elektronokat lélegző” mikrobák között rejlik. Ezek a parányi élőlények új utakat nyithatnak a fenntartható energiaforrások és a szén-dioxid-megkötés jövőjében, bizonyítva, hogy a természet sokszínűsége még mindig tele van meglepetésekkel.

Nyitókép:  Love Employee / Shutterstock

Forrás: zmescience