據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)3月26日(北京時間)報道，美國華盛頓州太平洋西北國家實驗室和東安格利亞大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，合成細(xì)菌僅僅通過接觸一種礦物表面，不需任何其他介質(zhì)就可以直接產(chǎn)生電流。新研究使得從細(xì)菌產(chǎn)生清潔電力，創(chuàng)建高效的微生物燃料電池或“生物電池”更進(jìn)一步。該研究成果發(fā)表在最新一期的美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上。

東安格利亞大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院湯姆·克拉克博士帶領(lǐng)的研究團隊在實驗室合成出希瓦氏菌(一種海洋細(xì)菌)，接著選擇具有從微生物內(nèi)部到巖石穿梭往返電子的蛋白質(zhì)，將這些蛋白質(zhì)插入合成細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)脂質(zhì)膜囊中，之后再測試在細(xì)菌內(nèi)部和含鐵礦物外部之間電子的流動。結(jié)果顯示，細(xì)菌可直接“躺在”金屬或礦物質(zhì)表面，通過其細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移電子，這意味著細(xì)菌可與電極直接“連接”。

克拉克博士說：“我們知道，細(xì)菌可以把電子傳送到金屬和礦物質(zhì)，這種相互作用取決于細(xì)菌表面的特殊蛋白質(zhì)。但之前并不清楚，這些蛋白質(zhì)是直接傳送，還是間接地通過某個未知介質(zhì)。研究表明，這些蛋白質(zhì)可直接‘觸摸’礦物表面，并產(chǎn)生電流。這說明‘躺在’金屬或礦物質(zhì)表面上的細(xì)菌通過其細(xì)胞膜導(dǎo)電是可能的。”

研究人員說，如果把這些細(xì)菌作為微生物燃料電池，通過分解家庭或農(nóng)業(yè)廢物來發(fā)電，未來將表現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。另外，這些細(xì)菌為電極提供電力，可在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將細(xì)胞作為微型工廠生產(chǎn)藥物等。

太平洋西北國家實驗室生物化學(xué)家石梁(音譯)說：“我們開發(fā)了一種獨特的系統(tǒng)，可以模仿電子在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移。所測量到的電子傳輸速率令人難以置信，其快得足以支持細(xì)菌的呼吸系統(tǒng)。”

該發(fā)現(xiàn)還可幫助科學(xué)家通過觀察細(xì)菌、礦物質(zhì)以及有機物之間的電子轉(zhuǎn)移，了解碳在大氣層、陸地和海洋間如何循環(huán)。

總編輯圈點

曾有人試圖用電鰻發(fā)電，也有人用植物來發(fā)電，但只能做到實驗規(guī)模，無法實用。美國研究人員的新發(fā)現(xiàn)，讓細(xì)菌成為了生物發(fā)電機的新備選項。理論上，只要這種特殊的細(xì)菌待在適當(dāng)材料制成的極板之間，就可以像圈里的奶牛擠奶一樣，源源不斷地“產(chǎn)電”。人們只需要給它們充足的飼料。這不光是燃料電池的新思路，也可能開辟人類利用生物的全新領(lǐng)域。