کشف یک باکتری که از نور برای تنفس الکتریسیته استفاده می نماید - وبلاگ کارآفرین

به گزارش وبلاگ کارآفرین، دانشمندان باکتری هایی را کشف نموده اند که می توانند از نور برای تنفس الکتریسیته استفاده نمایند و اکنون در پی استفاده حداکثری از این کشف تازه خود هستند.

آیا می دانستید که باکتری های موجود در جهان با بازدم الکترون های اضافی تنفس می نمایند و موجب ایجاد یک شبکه الکتریکی ذاتی و طبیعی می شوند؟ محققان دانشگاه ییل در یک مطالعه نو کشف نموده اند که نور می تواند این فعالیت الکترونیکی را در باکتری های زیست لایه افزایش دهد و رسانایی الکتریکی را تا 100 برابر افزایش دهد.

زیست لایه (Biofilm) اجتماعی از سلول های میکروارگانیسمی است که به یک سطح متصل شده اند و به وسیله مواد پلیمری خارج سلولی پوشیده شده اند. گاهی زیست لایه را می توان به عنوان یک استراتژی دانست که بعضی از میکروارگانیسم ها از آن استفاده می نمایند تا بتوانند خود را از اثرات و نیرو های زیانباری که در محیط طبیعی و بدن میزبان است، حفظ نمایند و اینگونه شانس بقای خود را افزایش دهند.

زیست لایه به وسیله گروه های مختلفی از باکتری ها ساخته می گردد و در پزشکی و صنعت از اهمیت بالایی برخوردارند.

جریان نوری که ساعت ها دوام می آورد

نیکیل ملوانکار، استادیار بیوفیزیک مولکولی و بیوشیمی در مؤسسه علوم میکروبی دانشگاه ییل و نویسنده ارشد این مطالعه می گوید: افزایش شدید جریان در نانوسیم هایی که در معرض نور قرار می گیرند، یک جریان نوری پایدار و قوی را نشان می دهد که برای ساعت ها باقی می ماند.

اکنون دانشمندان در پی استفاده حداکثری از این کشف نو و یافتن کاربرد هایی برای آن، مانند حذف زباله های خطرناک زیستی و ایجاد منابع سوخت تنوپذیر نو هستند.

معمولاً موجودات زنده هنگام تبدیل مواد مغذی به انرژی، اکسیژن تنفس می نمایند تا از شر الکترون های اضافی خلاص شوند. با این حال، باکتری های خاکی که در اعماق اقیانوس ها زندگی می نمایند یا طی میلیارد ها سال در زیر زمین مدفون شده اند، به این اکسیژن ارزشمند دسترسی ندارند؛ بنابراین آن ها راهی را برای تنفس با تنفس مواد معدنی به وسیله رشته های پروتئینی ریز به نام نانوسیم ابداع کردند.

ملوانکار می گوید: هیچ کس نمی داند چگونه این اتفاق رخ می دهد.تیم تحقیقاتی به سرپرستی محقق فوق دکتری ینس نیو و کاترین شیپس در این مطالعه نو دریافتند که این فرآیند به وسیله یک پروتئین حاوی فلز به نام سیتوکروم OmcS انجام می گردد که نانوسیم های باکتریایی را می سازد که ابزار هایی هستند که باکتری ها برای تنفس استفاده می نمایند.

سیتوکروم OmcS اساساً به عنوان یک رسانای نور طبیعی عمل می نماید که انتقال کارآمد الکترون را هنگامی که زیست لایه ها در معرض نور قرار می گیرند، تسهیل می نماید.

یک شکل کاملاً متفاوت از فتوسنتز

ملوانکار می گوید: این شکل کاملاً متفاوتی از فتوسنتز است. در اینجا، نور به علت انتقال سریع الکترون بین نانوسیم ها، تنفس باکتری ها را تسریع می نماید.

اکنون محققان در حال آنالیز هستند که چگونه می توان از این برای تحریک رشد در الکترونیک نوری و حتی جذب متان استفاده و به مبارزه با گرمایش جهانی یاری کرد.

این ها تنها باکتری هایی نیستند که خواص مفیدی دارند. در ماه اوت سال 2018 نیز تیمی از میکروبیولوژیست ها از دانشگاه ایالتی واشنگتن، باکتری هایی را در حوضه آبفشان پارک ملی یلواستون پیدا کردند که می توانست با عبور دادن الکترون ها به فلزات یا مواد معدنی بیرونی، با استفاده از مو های سیم مانند بیرون زده، الکتریسیته را تنفس کند.

همین طور که باکتری ها الکترون ها را مبادله می نمایند، جریانی از الکتریسیته فراوری می نمایند که احتمالاً می تواند برای کاربرد های نیازمند به انرژی کم مورد استفاده قرار گیرد. در تئوری، تا زمانی که باکتری ها سوخت دارند، می توانند به طور مداوم انرژی فراوری نمایند.

سپس در ماه ژوئن سال 2022، تیمی از محققان دانشگاه بینگهامتون راهی برای تامین انرژی باتری های زیستی برای هفته ها با استفاده از 3 نوع باکتری که در اتاقک های جداگانه قرار داده شده بودند، پیدا کردند.

این اکتشافات نشان می دهد که طبیعت می تواند راه چاره های بسیاری برای بعضی از حل ناپذیرترین مسائل امروزی ما ارائه دهد و تنها چیزی که ضروری است، کمی تحقیق و توسعه در راستا درست است.

یافته های این مطالعه نو در مجله Nature Communications منتشر شده است.

وبلاگ کارآفرین علمی پزشکی بهداشت و درمان