Бактерии питаются электричеством, но как?
Питающиеся электричеством бактерии открыты сравнительно недавно. В журнале mBio опубликована статья, в которой описываются молекулярные механизмы такого питания.
Исследователи изучали бактерию Rhodopseudomonas palustris TIE-1. Rhodopseudomonas palustris — организм, способный переключаться между четырьмя различными режимами обмена веществ, а его штамм TIE-1 к тому же и экзоэлектрогенен, то есть это электрохимически активная бактерия, способная захватывать электроны.
Оставалось загадкой, как именно бактерия это делает. Ведь бактериальная оболочка непроницаема как для электричества (является изолятором), так и для соединений железа. Учёным из Университета Вашингтона в Сент-Луисе (Washington University in St. Louis) удалось раскрыть некоторые секреты необычных (в нашем понимании) организмов.
«Молекулярную основу этого процесса было трудно представить до нашей работы, — сообщила одна из авторов работы, Арпита Бозе (Arpita Bose). — Это в основном связано со сложной природой белков, участвующих в этом процессе. Но теперь, впервые, мы понимаем, как фототрофные микробы могут получать электроны от твёрдых и растворённых веществ».
Динеш Гупта (Dinesh Gupta), первый автор нового исследования, говорит:
«Я был взволнован, когда мы обнаружили, что эти фототрофные бактерии используют ранее неизвестный нам процесс, чтобы регулировать производство ключевого белка, необходимого для переноса электронов. Это исследование поможет в разработке бактериальной платформы, где бактерии могут питаться электричеством и углекислым газом и производить ценные соединения, например биотопливо».
Бозе с коллегами, среди которых профессор биологии Роберт Кранц (Robert Kranz), показали, что штамм Rhodopseudomonas palustris TIE-1 (заметим, что это природный, не ГМ штамм) для приёма электронов через внешнюю мембрану строит проводник — железосодержащую вспомогательную молекулу (гем-содержащий белок цитохром c).
Исследователи надеются, что полученные данные, в частности, помогут разработать метод определения ещё неизвестных нам электрохимически активных бактерий. Эволюционная и экологическая роль изучаемой способности требует дальнейшего изучения.
Арпита Бозе рассказывает об электрохимически активных бактериях (ролик 2017 года):