کشف یک باکتری که از نور برای تنفس الکتریسیته استفاده می‌کند
تاریخ انتشار: ۲۸ شهریور ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۰۵۰۵۲۴
آیا می‌دانستید که باکتری‌های موجود در دنیا با بازدم الکترون‌های اضافی تنفس می‌کنند و موجب ایجاد یک شبکه الکتریکی ذاتی و طبیعی می‌شوند؟ محققان دانشگاه "ییل" در یک مطالعه جدید کشف کرده‌اند که نور می‌تواند این فعالیت الکترونیکی را در باکتری‌های زیست‌لایه افزایش دهد و رسانایی الکتریکی را تا ۱۰۰ برابر افزایش دهد.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
زیست لایه (Biofilm) اجتماعی از سلول‌های میکروارگانیسمی است که به یک سطح متصل شده‌اند و توسط مواد پلیمری خارج سلولی پوشیده شده‌اند. گاهی زیست لایه را می‌توان به عنوان یک استراتژی دانست که بعضی از میکروارگانیسم‌ها از آن استفاده می‌کنند تا بتوانند خود را از اثرات و نیرو‌های زیانباری که در محیط طبیعی و بدن میزبان است، حفظ کنند و اینگونه شانس بقای خود را افزایش دهند.
زیست لایه توسط گروه‌های مختلفی از باکتری‌ها ساخته می‌شود و در پزشکی و صنعت از اهمیت بالایی برخوردارند.
جریان نوری که ساعت‌ها دوام می‌آورد
نیکیل ملوانکار، استادیار بیوفیزیک مولکولی و بیوشیمی در مؤسسه علوم میکروبی دانشگاه ییل و نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: افزایش شدید جریان در نانوسیم‌هایی که در معرض نور قرار می‌گیرند، یک جریان نوری پایدار و قوی را نشان می‌دهد که برای ساعت‌ها باقی می‌ماند.
اکنون دانشمندان به دنبال استفاده حداکثری از این کشف جدید و یافتن کاربرد‌هایی برای آن، مانند حذف زباله‌های خطرناک زیستی و ایجاد منابع سوخت تجدیدپذیر جدید هستند.
معمولاً موجودات زنده هنگام تبدیل مواد مغذی به انرژی، اکسیژن تنفس می‌کنند تا از شر الکترون‌های اضافی خلاص شوند. با این حال، باکتری‌های خاکی که در اعماق اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند یا طی میلیارد‌ها سال در زیر زمین مدفون شده‌اند، به این اکسیژن ارزشمند دسترسی ندارند؛ بنابراین آن‌ها راهی را برای تنفس با "تنفس مواد معدنی" از طریق رشته‌های پروتئینی ریز به نام نانوسیم ابداع کردند.
ملوانکار می‌گوید: هیچ کس نمی‌داند چگونه این اتفاق رخ می‌دهد.تیم تحقیقاتی به سرپرستی محقق فوق‌دکتری "ینس نیو" و "کاترین شیپس" در این مطالعه جدید دریافتند که این فرآیند توسط یک پروتئین حاوی فلز به نام "سیتوکروم OmcS" انجام می‌شود که نانوسیم‌های باکتریایی را می‌سازد که ابزار‌هایی هستند که باکتری‌ها برای تنفس استفاده می‌کنند.
"سیتوکروم OmcS" اساساً به عنوان یک رسانای نور طبیعی عمل می‌کند که انتقال کارآمد الکترون را هنگامی که زیست‌لایه‌ها در معرض نور قرار می‌گیرند، تسهیل می‌کند.
یک شکل کاملاً متفاوت از فتوسنتز
ملوانکار می‌گوید: این شکل کاملاً متفاوتی از فتوسنتز است. در اینجا، نور به دلیل انتقال سریع الکترون بین نانوسیم‌ها، تنفس باکتری‌ها را تسریع می‌کند.
اکنون محققان در حال بررسی هستند که چگونه می‌توان از این برای تحریک رشد در الکترونیک نوری و حتی جذب متان استفاده و به مبارزه با گرمایش جهانی کمک کرد.
این‌ها تنها باکتری‌هایی نیستند که خواص مفیدی دارند. در ماه اوت سال ۲۰۱۸ نیز تیمی از میکروبیولوژیست‌ها از دانشگاه ایالتی واشنگتن، باکتری‌هایی را در حوضه آبفشان پارک ملی یلواستون پیدا کردند که می‌توانست با عبور دادن الکترون‌ها به فلزات یا مواد معدنی بیرونی، با استفاده از مو‌های سیم‌مانند بیرون زده، الکتریسیته را تنفس کند.
همین طور که باکتری‌ها الکترون‌ها را مبادله می‌کنند، جریانی از الکتریسیته تولید می‌کنند که احتمالاً می‌تواند برای کاربرد‌های نیازمند به انرژی کم مورد استفاده قرار گیرد. در تئوری، تا زمانی که باکتری‌ها سوخت دارند، می‌توانند به طور مداوم انرژی تولید کنند.
سپس در ماه ژوئن سال ۲۰۲۲، تیمی از محققان دانشگاه بینگهامتون راهی برای تامین انرژی باتری‌های زیستی برای هفته‌ها با استفاده از ۳ نوع باکتری که در اتاقک‌های جداگانه قرار داده شده بودند، پیدا کردند.
این اکتشافات نشان می‌دهد که طبیعت می‌تواند راه‌حل‌های بسیاری برای برخی از حل‌ناپذیرترین مسائل امروزی ما ارائه دهد و تنها چیزی که لازم است، کمی تحقیق و توسعه در مسیر درست است.
یافته‌های این مطالعه جدید در مجله Nature Communications منتشر شده است.
باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی بهداشت و درمانمنبع: باشگاه خبرنگاران
کلیدواژه: باکتری باکتری ها الکترون ها زیست لایه
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۰۵۰۵۲۴ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
کشت خانگی سبزیجات با مایعی غیر قابل آشامیدنی
به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از دیلی میل، کشاورزان سالانه ۱۲۸ هزار دلار صرف خرید کود‌های مصنوعی برای رشد محصولات خود می‌کنند. اما ادرار می‌تواند یک جایگزین مقرون به صرفه باشد، زیرا حاوی نیتروژن و فسفر است که برای حفظ و ارتقای رشد محصول ضروری است.
کود گاوی در حال حاضر برای کمک به رشد محصولات زراعی استفاده می‌شود، اما دانشمندان استدلال کرده اند که ادرار آنقدر‌ها متفاوت نیست و می‌تواند جایگزین سازگاری با محیط زیست به جای تخلیه در توالت باشد.
هر فرد به طور متوسط سالانه ۱۳۲ گالن ادرار دفع می‌کند که می‌تواند به ۱۳ پوند کود تبدیل شود.
«دیویانا گراسیا رودریگرز» «Divina Gracia P. Rodriguez» پژوهشگر این طرح می‌گوید: ادرار انسان به اندازه طلا ارزش دارد. به تمام کود‌هایی که تا اکنون از دست داده ایم فکر کنید. زمان آن فرا رسیده است که ما شروع به جمع آوری و استفاده از پسماند خود کنیم.
محققان در حال ساخت سرویس‌های بهداشتی هستند که می‌توانند ادرار را از آب باقیمانده جدا کنند. این شیوه پیش از این در «باهیردار» در اتیوپی آزمایش شده است. پس از جدا شدن از آب، ادرار را می‌توان خشک و به گلوله‌های بی بو و ارزانی تبدیل کرد که می‌تواند در زمین‌های کشاورزی پخش شود تا محصولات را بارور کند.
اگرچه ممکن است این مفهوم برای بیشتر افراد جذاب به نظر نرسد، اما «آن اسپورکلند» «Anne Spurkland» استاد و محقق پزشکی در دانشگاه اسلو این فناوری را کاملا ایمن توصیف می‌کند.
وی می‌گوید راهی برای استفاده از این روش در خانه وجود دارد که یک قسمت ادرار را با ۹ قسمت آب مخلوط کرده و مایع را با آب پاش کوچکی روی خاک سبزیجات اسپری کنید. باکتری‌های خاک، نیتروژن را به واحد‌های سازنده جدیدی تبدیل می‌کنند که گیاهان از آن استفاده می‌کنند.
در حالی که این ایده ممکن است عجیب به نظر برسد، اما محققان دانشگاه میشیگان در مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۰ تایید کردند که کود ادراری را می‌توان بدون ترس از گسترش عفونت‌های مقاوم به آنتی بیوتیک استفاده کرد.
دانشمندان نگران بودند افرادی که کود ادراری به کشاورزان را ارائه می‌دهند ممکن است دچار عفونت‌های دستگاه ادراری (UTIs) و حاوی DNA باکتری باشند. این مطالعه نشان داد که اگر ادرار، تازه مصرف نشده و به مدت ۱۰ ساعت در انکوباتور کهنه شده باشد، ژن‌های مقاوم به آنتی بیوتیک ۹۹ درصد کاهش پیدا می‌کند.
دکتر «کریستا ویگینتون» «Krista Wigginton» یکی دیگر از مجریان این پژوهش می‌گوید: انسان، سالیان سال، ادرار را جمع آوری و از آن به عنوان کود استفاده کرده است، اما پس از اختراع سیستم فاضلاب، این کار متوقف شد.
وی افزود: ما اکنون در تلاشیم تا بفهمیم با این سیستم زیرساختی که داریم، چگونه می‌توانیم در مورد آنچه که وارد سیستم فاضلاب می‌شود متفاوت فکر کنیم و برخی از آن محصولات ارزشمند را قبل از اینکه با هر چیز دیگری مخلوط و رقیق شوند، جذب کنیم.
انتهای پیام/
علت فوت پزشک متخصص در استان فارس در دست بررسی است