一項(xiàng)來(lái)自萊斯大學(xué)的最新研究成果，正在重新定義我們對(duì)細(xì)菌生存方式的理解?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種前所未有的細(xì)菌生存策略——它們不依賴(lài)空氣中的氧氣，而是利用電流進(jìn)行“呼吸”，這一發(fā)現(xiàn)有望對(duì)生物技術(shù)和能源系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

研究由萊斯大學(xué)的Caroline Ajo-Franklin教授領(lǐng)導(dǎo)，她的團(tuán)隊(duì)揭示了某些細(xì)菌獨(dú)特的代謝機(jī)制。這些細(xì)菌并不吸入氧氣，而是通過(guò)將電子排出體外，從而產(chǎn)生電能。這一過(guò)程被團(tuán)隊(duì)形象地稱(chēng)為“胞外呼吸”。在這個(gè)過(guò)程中，細(xì)菌利用一種名為萘醌的自然化合物作為“分子信使”，將電子傳遞到外部環(huán)境。

萊斯大學(xué)的博士生Biki Bapi Kundu是這項(xiàng)研究的主要作者，他表示，這種機(jī)制既簡(jiǎn)單又巧妙，使細(xì)菌能夠在無(wú)氧環(huán)境中分解食物并釋放能量。這項(xiàng)研究融合了生物學(xué)與電化學(xué)的交叉領(lǐng)域，揭示了細(xì)菌代謝的一個(gè)全新方面。

我們知道，大多數(shù)現(xiàn)代生物依賴(lài)氧氣來(lái)代謝食物并釋放能量，氧氣在這些生物的反應(yīng)鏈中充當(dāng)最終電子接受體。然而，細(xì)菌作為比人類(lèi)和植物更古老的生物，已經(jīng)進(jìn)化出了在無(wú)氧環(huán)境中生存的能力，如深海熱液噴口或人類(lèi)腸道等環(huán)境。

Ajo-Franklin教授的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)計(jì)算機(jī)建模和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，進(jìn)一步證實(shí)了這些細(xì)菌在富含導(dǎo)電表面的無(wú)氧環(huán)境中能夠持續(xù)生長(zhǎng)并產(chǎn)生電能。他們與加州大學(xué)圣地亞哥分校的Palsson實(shí)驗(yàn)室合作，模擬了細(xì)菌的行為，揭示了細(xì)菌代謝的多樣性，并開(kāi)發(fā)出了一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)菌電子行為的技術(shù)。

這項(xiàng)研究成果已發(fā)表在《Cell》期刊上，詳細(xì)描述了細(xì)菌如何利用外部電子傳遞來(lái)存活，為未來(lái)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這一發(fā)現(xiàn)具有廣泛的潛在應(yīng)用，例如在廢水處理和生物制造等生物技術(shù)過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化電子傳遞來(lái)提升系統(tǒng)效率。

Ajo-Franklin教授指出，這種技術(shù)還可以利用可再生電力捕獲二氧化碳，類(lèi)似于植物的光合作用，為可持續(xù)技術(shù)的發(fā)展注入了生物學(xué)的核心力量。這一機(jī)制還可能推動(dòng)無(wú)氧環(huán)境下生物電子傳感器的開(kāi)發(fā)，這些傳感器在醫(yī)療診斷、污染監(jiān)測(cè)甚至深空探索等領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。

這項(xiàng)研究不僅揭示了細(xì)菌獨(dú)特的生存策略，更為我們打開(kāi)了一個(gè)全新的視角，讓我們看到了生物技術(shù)與電化學(xué)交叉融合的無(wú)限可能。未來(lái)，隨著對(duì)這一機(jī)制的深入研究，我們或許能夠開(kāi)發(fā)出更多基于細(xì)菌“發(fā)電呼吸”的創(chuàng)新技術(shù)，為人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

這一發(fā)現(xiàn)也為我們理解生命的本質(zhì)提供了新的線索。細(xì)菌作為地球上最古老的生物之一，它們的生存策略無(wú)疑蘊(yùn)含著生命的奧秘和智慧。通過(guò)深入研究這些細(xì)菌的代謝機(jī)制，我們或許能夠揭開(kāi)更多關(guān)于生命起源和演化的秘密。

最后，這項(xiàng)研究也再次證明了科學(xué)探索的無(wú)限魅力。在這個(gè)充滿未知的世界里，只要我們敢于想象、勇于探索，就能夠不斷發(fā)現(xiàn)新的奇跡和可能。讓我們期待未來(lái)更多基于這一發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)新技術(shù)出現(xiàn)，為人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展注入新的動(dòng)力。