对细菌的冲击激活了大自然的电网

海底和我们脚下的地面布满了微小的纳米线——人类头发宽度的 1/100,000——由数十亿细菌产生，这些细菌可以从有机废物中产生电流。在 8 月 17 日发表在《自然化学生物学》杂志上的新研究中，耶鲁大学的研究人员描述了如何通过短暂的电场震动来激活这个隐藏的电网。

“我们生活在一个电气世界中，”耶鲁大学西校区微生物科学研究所分子生物物理学和生物化学助理教授、该论文的资深作者 Nikhil Malvankar 说。“这些纳米线的强度和导电性，加上细菌自我修复的能力，可以帮助从活细胞中制造出耐用、自我修复的电子设备。”

在没有氧气的环境中，地杆菌细菌通过将称为纳米线的微小蛋白质细丝投射到称为生物膜的细菌群落中来“呼吸”，以处理因有机废物转化为电能而产生的多余电子。但是，这些细菌如何像高层公寓一样相互堆叠，如何将电子发送到它们大小的 100 倍的距离，这仍然是一个谜。

在之前的研究中，该团队表明，由一种名为 OmcS 的蛋白质组成的纳米线在其整个长度上都含有微小的金属构件或血红素。OmcS 传输电力。新研究发现，当受到电场刺激时，细菌会产生一种以前未知的不同的、更有效的蛋白质OmcZ 的纳米线。它的电力传输效率比 OmcS 高 1,000 倍。

耶鲁大学微生物科学研究所的研究科学家 Sibel Ebru Yalcin 与研究生 J. Patrick O'Brien、Yangqi Gu 和 Krystle Reiss 领导了这项工作。

“令人惊讶的是，纳米线可以在大多数蛋白质分解的极端酸性环境中承受并发挥作用，”Yalcin 指出。“这为开发新型传感器和高弹性材料提供了独特的机会。”

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