Poszukiwanie elektrycznie aktywnych drobnoustrojów może zmienić branżę biotechnologiczną

Nauka i wszystkie powiązane z nią gałęzie ewoluują z każdym dniem i znaleźliśmy coś nowego do słuchania, doświadczania lub oglądania regularnie, kiedy budzimy się każdego następnego dnia. Jeśli chodzi o ewolucję w dziedzinie komputera i Internetu, ze względu na to, że są najbardziej ukochanym tematem, stają się widoczne w ciągu kilku sekund od ich wynalezienia, jednak ze względu na to, że są nieco mniej aktywnymi podmiotami online, badania i odkrycia w dziedzinie nauki o życiu potrzebują czasu, zanim trafią na pierwsze strony gazet. Jeśli jednak coś nie jest podświetlone w najlepszy sposób, nie oznacza to, że się nie dzieje.

Dziedzina przemysłu biotechnologicznego ewoluuje z każdym dniem, a niedawny wynalazek związany z niektórymi szczególnymi i rzadkimi drobnoustrojami wprawił świat i naukę w zdumienie. Co więcej, mówi się, że gdyby naukowcom udało się znaleźć wystarczającą ilość takich gatunków, można by rozwiązać największy problem niedoboru energii. Przyniesie zmiany w branży biotechnologicznej i rozwiąże ogólnoświatowy problem związany ze znalezieniem surowców energetycznych.

Jakie więc poszukiwania wprawiły wszystkich w zdumienie i poruszenie w kręgach badaczy? Cóż, jest to najnowszy wynalazek specjalnych drobnoustrojów, które są elektrycznie aktywne. Tutaj pojawia się pytanie, czym są te elektrycznie aktywne drobnoustroje?

Co to są mikroby aktywne elektrycznie?

Według zasobów naukowych WIRED, w Danii na dnie Zatoki Aarhus odkryto specjalny rodzaj organizmów bakteryjnych, które wymieniają między sobą elektrony i stają się przyczyną przekazywania elektryczności. Będąc wielkością bakterii, naukowcy odkryli, że mogą przenosić swoje elektrony w celu wymiany na długości jednego centymetra. Teraz, jeśli zmienimy rozmiar bakterii na rozmiar człowieka, elektrony mogą poruszać się na odległość do 12 mil.

 Polecane dla Ciebie: 10 najlepszych innowacji technologicznych w służbie zdrowia, których byliśmy świadkami!

W jaki sposób te bakterie przekazują sygnały elektryczne?

Zasadniczo, aby komunikować się ze sobą, wysyłać wiadomości i odbierać słowa; bakterie te wykorzystują sygnały elektryczne. Podczas badania pod mikroskopem naukowcy odkryli ich ciała i typy ciała. Odkryli, że te najmniejsze gatunki naturalnie zawierają elektrony w swoich ciałach i nie jest to kwestia jakiejś ewolucji na przestrzeni lat. Co więcej, jeśli chodzi o patrzenie na ich ciała, są na nich specjalne pasma, które działają jak anteny przepuszczające elektrony. Oznacza to, że bakterie używają tych dłuższych pasm swoich ciał do przekazywania elektronów, sygnałów elektrycznych lub słów innym członkom swojego gatunku. Jednak my, ludzie, postrzegamy to jako metodę przekazywania energii elektrycznej.

Jak odkrycie mikrobów aktywnych elektrycznie zmieniło branżę biotechnologiczną?

1. Badanie numer dwa japońskich naukowców:

Badanie przeprowadzone przez japońskich naukowców wykazało, że podstawowym źródłem przekazywania energii są minerały zawarte w glebie. Mikroby wykorzystują te minerały do ​​przenoszenia elektronów na większe odległości. Używają długich przedłużeń na swoich ciałach, zwanych nanoprzewodami, aby przekazywać wiadomości. Jednak gatunki Desulfobulbaceae wyglądają na niezależne od stosowania minerałów w glebie. Ponieważ przedstawiciele tego konkretnego gatunku wydają się być ze sobą fizycznie powiązani; tworzą idealny kabel elektryczny. Ten kabel elektryczny jest następnie używany do przekazywania wiadomości elektronicznych i pomysłów na przetrwanie całej społeczności. Stąd w badaniu z 2019 roku japońscy badacze również wspierają gatunki Desulfobulbaceae jako jeden z najlepszych transporterów elektronów wśród drobnoustrojów.

Marka Boster mówi też kiedyś, że:

„Gatunki Desulfobulbaceae nie tylko przeżywają same, ale także pomagają innym bakteriom pozostać przy życiu, wysyłając im pomoc w oddychaniu i pożywieniu”.

Według Larsa Petera Nielsena z Wydziału Nauk Biologicznych w Aarhus:

„Istnieją komórki zasilające i komórki oddechowe, obie umieszczone na samych końcach przeciwnych kierunków. Komórki zasilające pobierają tlen z komórek oddychających nadawcy i w ten sposób przetrwa społeczność produkująca kable. Oznacza to, że bakterie znajdujące się w Filamentach są od siebie zależne. Ponieważ są one zbyt mocno połączone w formie fizycznej, dlatego razem ten drut można nazwać jednym organizmem wielokomórkowym”.

Dał też wskazówkę, że wykorzystując całe środowisko kablowe, można wprowadzić zmiany w branży biotechnologicznej.

2. Badanie numer jeden autorstwa Moh El-Naggara:

Według Moh El-Naggara odkryto nowy gatunek drobnoustrojów należący do rodzaju Desulfobulbaceae. Można powiedzieć, że gatunek ten jest najbardziej znanym z przekazywania elektryczności. Służy społeczności jako dostawcy energii elektrycznej. Na przykład służą swojej społeczności w taki sam sposób, jak kable elektryczne do przesyłania energii elektrycznej.

Moh El-Naggaris jest magistrem fizyki i pracuje jako adiunkt na Uniwersytecie Południowej Kalifornii. Jest także współautorem artykułu badawczego pisanego dla The Search for Electrically Active Microbes and their role in the Biotech Industry. W komunikacie prasowym wydanym na Uniwersytecie Kalifornijskim Moh El-Naggaris powiedział, że według naukowców:

„Ruch elektronów w naturalnych siedliskach na tak dużą odległość wydawał się nam prawie niemożliwy. Jednak te elektrycznie aktywne drobnoustroje wydają się być stworzone do tego zadania. Od jednego końca do drugiego końca komórki układają się w linię i tworzą długie pojedyncze włókno. Fizycznie te komórki wyglądają na żebrowane, a te żebrowane ciała są w rzeczywistości kanałami, które przenoszą i zatrzymują elektrony. Poza tym inne kanały w otoczeniu są błonami i można podejrzewać, że mają właściwości izolujące, takie jak osłonki mieliny neuronów”.

Naukowiec powiedział, że bakterie wykorzystują swoją energię elektryczną do przetrwania i komunikowania się. Może to być niezwykle korzystne dla dziedziny biotechnologii, jeśli nauczymy się sposobów jej kontrolowania i kształtowania.

 Może Cię zainteresować: Jak innowacyjne zielone technologie zmieniają przyszłość HVAC.

Ograniczenia w badaniach mikrobów aktywnych elektrycznie

Pamiętając o celach badawczych, Abdelrhman Mohamed wraz ze swoim doradcą bioinżynierem Halukiem Beyenalem rozszerzyli obszar badań i próbowali znaleźć lepsze sposoby wychwytywania drobnoustrojów. Mohammed i Haluk odkryli, że pierwsze w historii bakterie znalezione wokół basenu Yellowstone mogły przybyć tutaj z wodą, dlatego stosując lepsze sposoby, można je lepiej wychwytywać.

Jeśli mówimy o wykorzystaniu drobnoustrojów w zmianach w przemyśle biotechnologicznym, Mohamed mówi, że lepsze i bardziej przenośne urządzenia można wyprodukować za pomocą tych kabli drobnoustrojów. Powiedział, że chociaż mamy już urządzenia Potencjostaty do pompowania elektronów w laboratorium. Jednak w źródłach te nieporęczne urządzenia staną się niepraktyczne ze względu na niski poziom biomasy.

Oto niektóre ograniczenia, które omówił:

1. Tony galonów wody będą potrzebne do zebrania z basenu Yellowstone, który jest twardy.
2. Laboratoria muszą znajdować się tuż obok basenu Yellowstone, ponieważ drobnoustroje muszą być wydobywane żywe i działające.
3. Jak dotąd nieznane są również warunki życia, w jakich żyją te drobnoustroje; dlatego nie można ich tworzyć w laboratoriach.

Jak mikroby aktywne elektrycznie mogą zmienić przemysł biotechnologiczny?

Po uzyskaniu odpowiedzi na te pytania i zrozumieniu środowiska życia i wymagań środowiskowych drobnoustrojów będziemy w stanie sprawić, by bakterie te żyły coraz lepiej w imitowanym środowisku, które stworzyliśmy w laboratoriach w trosce o ich przetrwanie. Jednak w tym celu należy przezwyciężyć te ograniczenia. Można temu zaradzić, prowadząc coraz więcej badań w tej dziedzinie. Pierwszą rzeczą, której potrzebujemy w tym względzie, jest znalezienie wszystkich niezbędnych możliwości, w których te drobnoustroje mogą przetrwać. Musimy dowiedzieć się, czy te drobnoustroje przeżywają, jedząc minerały i jakiego rodzaju minerały. Jaki jest ich pierwotny i rzeczywisty proces rozbijania cząsteczek minerału i przekształcania ich w pożywienie?

Kiedy poznamy sposoby utrzymywania tych drobnoustrojów przy życiu, będziemy mogli lepiej wykorzystać te bakterie w dziedzinie przemysłu biotechnologicznego. Na przykład:

Urządzenia takie jak Potencjostaty czy inne lepsze i bardziej przenośne urządzenia nie będą potrzebowały osobnego źródła energii do pracy. Zamiast tego mogą pobierać energię z aktywnych elektrycznie bakterii do pracy. W ten sposób można obniżyć koszty badań. Jak? Cóż, wiesz, że bakterie są tworzone lub budowane, aby przekazywać elektrony; będą to robić dla własnego przetrwania. Dlatego energia wytwarzana przez przechodzenie tych elektronów pomoże działać potencjostatom i innym urządzeniom tego rodzaju. Nie wydajesz żadnych kosztów na energię.

 Może Cię również zainteresować: Jak technologia może wyglądać w 2050 roku.

Ostatnie słowa

Co więcej, dzięki zastosowaniu elektrycznie aktywnych drobnoustrojów będziemy mogli wykorzystać więcej technologii w dziedzinie przemysłu biotechnologicznego. Na przykład:

Jeśli chodzi o badania w biosferach głębokich dżungli, nadal nie jesteśmy w stanie prowadzić badań z powodu braku energii. Nie możemy dostarczyć większych generatorów i innych tego typu urządzeń w głębi dżungli. Bo po pierwsze zaburza siedliska, a po drugie energia, którą produkują jest ograniczona. Jeśli jednak uda nam się wykorzystać energię elektroniczną wytwarzaną przez elektrycznie aktywne drobnoustroje, będziemy mogli prowadzić badania bez ingerencji w florę i faunę.

Dlatego potrzeba coraz więcej badań w tym zakresie.