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“电缆细菌”可像电线一样传输电流,或启发生物芯片研发


 据西班牙《趣味》月刊网站5月6日报道,2010年,科学家们偶然发现一个令人困惑的现象:在不应存在电流的海底沉积物中检测到了电流。这并非测量误差。多年来,这个谜团始终未解,直到出现一个出人意料的答案:有些细菌能像电线一样通过身体传输电流。这一发现令人震惊,但当时仅发现少数菌种具有这种特征。而如今我们认识到,这种现象比想象的更普遍。

新发表在美国《应用与环境微生物学》杂志上的研究描述了一种前所未有的“电缆细菌”物种。这种微生物存在于美国俄勒冈州海岸沉积物中,不仅能沿其身体传输电子,而且其方式比已知同类更为精密。这一突破不仅揭示了这些微生物的内部工作机制,更为未来生物电子学、环境净化和生物传感器领域的应用打开了大门。

研究者指出,这个新物种是“电缆细菌”类群中的一个早期分支,可能有助于理解“电缆细菌”的进化历程及其对不同环境的适应机制。

与同属的其他物种不同,新发现的这些细菌具有独特的结构,其表面突出的脊状结构内含特别高效的导电纤维。这些纤维由镍基分子构成,这一显著特征此前从未如此清晰地被观察到。研究人员强调,这些纤维使细菌能在沉积物中进行长距离电子传输。这种行为颠覆了传统微生物学的认知框架。

这种被称为“长距离电子传输”的现象意味着,电子可以从富含硫化物的沉积物深层移动至含氧的表层。因此,该细菌如同连接两个化学性质迥异区域的生物桥梁,对维持海洋生态系统的氧化还原过程至关重要。

这些细菌不仅因导电能力引人注目,其生态角色同样关键。由于这些细菌能够连接沉积物中原本在化学上被隔离的区域,它们可以直接参与氮、硫、碳的循环过程。换言之,它们是维持海岸带营养平衡的重要推手。

研究显示,这些细菌的“结构宽度可达其他已描述物种的三倍”。这表明,它们可能具有更多导电纤维或更强大的内部传导系统。这不仅可以提升电子传输效率,也能增强其对环境变化的耐受性。

研究指出:“这些细菌能通过电子转移净化污染物,未来或可用于清除沉积物中的有害物质。”

但其意义远不止于此。该细菌的结构,尤其是镍基导电蛋白系统,可能为生物电子学领域带来全新突破。可植入传感器、病原体检测芯片,乃至在人体内工作的自修复材料等生物电子器件都可能从中获得启发。(编译/韩超)