電気的に活性な微生物の探索はバイオテクノロジー産業を変える可能性がある

科学とそれに関連するすべての分野は日を追うごとに進化しており、私たちは毎日目が覚めると、定期的に何か新しいことを聞いたり、体験したり、見たりすることに気づきました。 コンピューターとインターネットの分野の進化に関して言えば、最も愛されている主題であるため、それらは発明されてから数秒以内に顕著になりますが、オンラインでの活動がやや少ない主題であるため、この分野の研究と発見は、ライフサイエンスがニュースの見出しになるまでには時間がかかります。 ただし、何かが最良の方法で強調されていないとしても、それはそれが起こっていないという意味ではありません。

バイオテクノロジー産業の分野は日を追うごとに進化しており、いくつかの特別で希少な微生物に関連した最近の発明は世界と科学を驚かせました。 さらに、研究者がそのような種を十分に見つけることができれば、エネルギー不足という最大の問題は解決できるとも言われています。 それはバイオテクノロジー産業に変化をもたらし、エネルギー資源の発見に関連する世界全体の問題を解決するでしょう。

では、研究者たちの間で誰もが驚愕し、話題となった探索とは何でしょうか? それは、電気的に活性な特別な微生物の最新の発明です。 ここで、電気的に活性な微生物とは何なのかという疑問が生じます。

電気的に活性な微生物とは何ですか?

WIREDの科学リソースによると、デンマークのオーフス湾の底で、互いに電子を交換し、電気を流す原因となる特殊な種類の細菌体が発見されたという。 細菌サイズであるため、研究者らは、細菌が長さ 1 センチメートルでも電子を伝達して交換できることを発見しました。 さて、バクテリアのサイズを人間のサイズに換算すると、電子は最大 12 マイルまで移動できます。

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これらの細菌はどのようにして電気信号を伝達するのでしょうか?

基本的には、お互いにコミュニケーションを取り、メッセージを送り、言葉を受け取ることです。 これらの細菌は電気信号を使用します。 研究者たちは顕微鏡で検査すると、彼らの体と体型を発見しました。 彼らは、これらの最小種は体内に自然に電子を持っており、それは何年にもわたる進化の問題ではないことを発見しました。 さらに、彼らの体を見ると、電子を通すためのアンテナのように機能する特別な糸が体にあります。 つまり、細菌は、その体の長い鎖を使って、電子、電気信号、または言葉をその種の他のメンバーに伝達します。 しかし、私たち人間はそれを電気エネルギーの伝達方法として見ています。

電気的に活性な微生物の発見はバイオテクノロジー産業をどのように変えましたか?

1. 日本人研究者による研究その2：

日本の研究者によって行われた研究では、エネルギーを伝達する基本的な源は土壌中のミネラルであることが判明しました。 そして微生物はこれらのミネラルを利用して電子を長距離まで送り届けます。 彼らは、ナノワイヤーとして知られる体の長い延長部分を使用してメッセージを渡します。 しかし、Desulfobulbaceae の種は、土壌中の鉱物の使用とは無関係に見えます。 なぜなら、この特定の種のメンバーは互いに物理的に非常にしっかりと結びついているように見えるからです。 それらは理想的な電気ケーブルを作ります。 この電気ケーブルは、電子メッセージと生存のアイデアをコミュニティ全体に伝えるために使用されます。 したがって、2019年の研究では、日本の研究者もDesulfobulbaceae種が微生物の中で最も優れた電子輸送体の1つであることを支持しています。

Bosterというブランドはかつてこうも言っています。

「Desulfobulbaceae 種は、自分自身が生き残るだけでなく、呼吸と食物のために他の細菌に助けを送り、生き続けるのを助けます。」

オーフス生物科学部のラース・ピーター・ニールセン氏は次のように述べています。

「フィーダー細胞とブリーザー細胞が両方とも反対方向の端に配置されています。 フィーダー細胞は送信者のブリーザー細胞から酸素を取り込み、これがケーブルを製造するコミュニティが生き残る方法です。 これは、フィラメント内に存在する細菌が互いに依存していることを意味します。 それらは物理的な形であまりにも強固に結合されているため、このワイヤーを合わせて 1 つの多細胞生物と呼ぶことができます。」

彼はまた、ケーブル コミュニティ全体を活用することで、バイオテクノロジー業界に変化をもたらすことができるというヒントも与えてくれました。

2. Moh El-Naggar による研究その 1:

Moh El-Naggar 氏によると、Desulfobulbaceae 属に属する新種の微生物が発見されました。 最も電気を通す種と言えるでしょう。 それはコミュニティの電気エネルギーの供給者として機能します。 たとえば、電気を通すための電線と同じように、コミュニティにサービスを提供します。

モー・エル・ナガリスは物理学を専攻しており、南カリフォルニア大学で助教授として働いています。 彼は、「電気的に活性な微生物とバイオテクノロジー産業における微生物の役割の探索」に執筆中の研究論文の共著者でもあります。 研究者らによると、モー・エル・ナガリス教授はカリフォルニア大学で行われたプレスリリースで次のように述べた。

「自然の生息地でこれほど遠くまで電子が移動することは、私たちにはほとんど不可能に思えました。 しかし、これらの電気的に活性な微生物は、この仕事のために作られているようです。 細胞は端から端まで並び、長い一本のフィラメントを作ります。 物理的には、これらの細胞はリブ状に見えますが、実際には、これらのリブ状の本体が電子を運び、保持するチャネリングを行っています。 さらに、周囲の他のチャネルは膜であり、ニューロンのミエリンの鞘などの絶縁特性を持っていると疑われる可能性があります。」

研究者は、細菌は生存とコミュニケーションのために電気エネルギーを使用していると述べた。 これを制御し成形する方法を学べば、バイオテクノロジーの分野にとって非常に有益となる可能性があります。

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電気的に活性な微生物の研究の限界

研究内容を念頭に置くことで、アブデルマン・モハメド氏は生物工学顧問のハルク・ベイナル氏とともに研究分野を強化し、微生物を捕捉するより良い方法を見つけようと試みた。 モハメッドとハルクは、イエローストーンのプール周辺で初めて発見された細菌が水とともにここに来た可能性があることを発見し、したがってより良い方法を使用することで細菌をより良い方法で捕捉できる可能性があることを発見した。

バイオテクノロジー産業の変化における微生物の利用について話す場合、モハメド氏は、これらの微生物のケーブルを使用することで、より優れた、よりポータブルなデバイスを作成できると述べています。 彼は、私たちはすでに研究室で電子を出し入れするためのポテンシオスタット装置を持っていると言いました。 しかし、春にはバイオマスのレベルが低いため、これらのかさばる装置は実用的ではなくなります。

彼が議論したいくつかの制限は次のとおりです。

1. イエローストーンのプールから集めるには何トンもの水を必要とするが、これは困難である。
2. 微生物は生きたまま抽出される必要があるため、研究室はイエローストーンのプールのすぐ近くにある必要があります。
3. これらの微生物がどのような生存条件で生存しているのかも、これまでのところ不明です。 したがって、ラボでは作成できません。

電気的に活性な微生物はバイオテクノロジー産業をどのように変えることができるのでしょうか?

これらの質問に対する答えが得られ、微生物の生息地と環境要件が理解できれば、これらの細菌が生き残るために実験室で作成した模倣環境で、これらの細菌をより良く生存させることができるようになります。 ただし、そのためにはこれらの制限を克服する必要があります。 この問題は、その分野での研究をさらに進めることで克服できます。 この点で私たちが最初に必要なことは、これらの微生物が生き残るために必要な可能性をすべて見つけ出すことです。 これらの微生物がミネラルを食べて生きているのか、またどのような種類のミネラルを食べているのかを調べる必要があります。 彼らが鉱物の粒子を砕いて食べ物に変える最初の実際のプロセスは何ですか?

これらの微生物を生かし続ける方法がわかれば、バイオテクノロジー産業の分野でこれらの細菌をより効果的に利用できるようになります。 例えば：

ポテンシオスタットやその他のより優れたポータブルなデバイスのようなデバイスは、動作するために別のエネルギー源を必要としません。 それよりも、電気的に活性なバクテリアからエネルギーをもらって活動することができます。 そうすることで調査費用を抑えることができます。 どうやって？ そうですね、バクテリアは電子を通過させるように作られたり作られたりしていることはご存知でしょう。 彼らは生き残るためにこれを続けるでしょう。 したがって、これらの電子の通過によって生成されるエネルギーは、ポテンショスタットやこの種の他のデバイスの動作に役立ちます。 エネルギーコストはゼロです。

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最後の言葉

さらに、電気的に活性な微生物を利用することで、バイオ産業の分野でもさらなる技術活用が可能になります。 例えば：

ジャングル奥地の生物圏の研究となると、エネルギー不足のため研究ができないままです。 ジャングルの奥深くにある環境では、より大型の発電機やそのような装置を納品することはできません。 なぜなら、第一に生息地を乱し、第二に生息地が生み出すエネルギーが制限されるからです。 しかし、電気的に活性な微生物が作り出す電子エネルギーを利用することができれば、動植物に影響を与えることなく研究を行うことができます。

したがって、この点に関してはますます多くの研究が必要です。