การค้นหาจุลินทรีย์ที่ใช้งานด้วยไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพได้

วิทยาศาสตร์และสาขาที่เกี่ยวข้องทั้งหมดกำลังพัฒนาไปในแต่ละวันที่ผ่านไป และเราพบสิ่งใหม่ๆ ให้ฟัง สัมผัส หรือเห็นเป็นประจำเมื่อเราตื่นนอนในแต่ละวันถัดไป เมื่อพูดถึงวิวัฒนาการในด้านคอมพิวเตอร์และอินเทอร์เน็ต เนื่องจากเป็นวิชาที่มีคนชื่นชอบมากที่สุด พวกเขาจึงมีความโดดเด่นภายในเวลาไม่กี่วินาทีของการประดิษฐ์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นวิชาที่มีการใช้งานออนไลน์น้อยกว่าเล็กน้อย งานวิจัยและข้อค้นพบในสาขาของ วิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตใช้เวลาในการพาดหัวข่าว อย่างไรก็ตาม หากบางสิ่งไม่ได้รับการเน้นอย่างดีที่สุด ก็ไม่ได้หมายความว่าสิ่งนั้นจะไม่เกิดขึ้น

สาขาของอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพกำลังพัฒนาไปในแต่ละวัน และสิ่งประดิษฐ์ล่าสุดที่เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์พิเศษและหายากบางชนิดได้ทำให้โลกและวิทยาศาสตร์ประหลาดใจ ยิ่งกว่านั้น มีการกล่าวกันว่าหากนักวิจัยสามารถค้นพบสิ่งมีชีวิตชนิดนี้ได้เพียงพอ ปัญหาใหญ่หลวงของการขาดแคลนพลังงานก็จะสามารถแก้ไขได้ มันจะนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพและจะแก้ปัญหาโลกโดยรวมที่เกี่ยวข้องกับการค้นหาแหล่งพลังงาน

แล้วการค้นหาที่ทำให้ทุกคนทึ่งและวนเวียนอยู่ในแวดวงนักวิจัยคืออะไร? เป็นสิ่งประดิษฐ์ล่าสุดของจุลินทรีย์ชนิดพิเศษที่ใช้งานไฟฟ้าได้ ตรงนี้จึงเกิดคำถามขึ้นว่าจุลินทรีย์ที่ใช้งานไฟฟ้าเหล่านี้คืออะไร?

จุลินทรีย์ที่ใช้งานด้วยไฟฟ้าคืออะไร?

ตามแหล่งข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ของ WIRED พบแบคทีเรียชนิดพิเศษในเดนมาร์กที่ด้านล่างของอ่าว Aarhus ซึ่งมีการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนซึ่งกันและกันและกลายเป็นสาเหตุของการผ่านของกระแสไฟฟ้า ด้วยขนาดของแบคทีเรีย นักวิจัยพบว่าพวกมันสามารถส่งอิเล็กตรอนเพื่อการแลกเปลี่ยนที่ความยาวหนึ่งเซนติเมตร ทีนี้ ถ้าเราเปลี่ยนขนาดของแบคทีเรียให้มีขนาดเท่ากับคน อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ได้ไกลถึง 12 ไมล์

 แนะนำสำหรับคุณ: 10 สุดยอดนวัตกรรมเทคโนโลยีด้านการดูแลสุขภาพที่เราได้เห็น!

แบคทีเรียเหล่านี้ส่งสัญญาณไฟฟ้าได้อย่างไร?

โดยพื้นฐานแล้วในการติดต่อสื่อสารระหว่างกัน ส่งข้อความ และรับคำพูด แบคทีเรียเหล่านี้ใช้สัญญาณไฟฟ้า เมื่อตรวจดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ นักวิจัยพบร่างกายและประเภทร่างกายของพวกมัน พวกเขาพบว่าสปีชีส์ที่เล็กที่สุดเหล่านี้มีอิเล็กตรอนอยู่ในร่างกายโดยธรรมชาติ และไม่ใช่เรื่องของการวิวัฒนาการหลายปี นอกจากนี้ เมื่อพูดถึงการดูร่างกายของพวกมัน พวกมันมีเส้นใยพิเศษที่ทำงานเหมือนเสาอากาศเพื่อส่งผ่านอิเล็กตรอน หมายความว่า แบคทีเรียใช้เส้นใยที่ยาวกว่าในร่างกายของพวกมันเพื่อส่งผ่านอิเล็กตรอน สัญญาณไฟฟ้า หรือคำพูดไปยังสมาชิกอื่นๆ ในสปีชีส์ของพวกมัน อย่างไรก็ตามมนุษย์เราเห็นว่ามันเป็นวิธีการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้า

การค้นพบจุลินทรีย์ที่ใช้งานด้วยไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพอย่างไร

1. การศึกษาหมายเลขสองโดยนักวิจัยชาวญี่ปุ่น:

การศึกษาที่จัดทำโดยนักวิจัยชาวญี่ปุ่นพบว่าแหล่งพื้นฐานของการส่งผ่านพลังงานคือแร่ธาตุในดิน และจุลินทรีย์ใช้แร่ธาตุเหล่านี้เพื่อส่งอิเล็กตรอนไปยังระยะทางที่ไกลขึ้น พวกเขาใช้ส่วนขยายที่ยาวในร่างกายของพวกเขาที่เรียกว่าเส้นลวดนาโนเพื่อส่งข้อความ อย่างไรก็ตาม สายพันธุ์ Desulfobulbaceae ดูเป็นอิสระจากการใช้แร่ธาตุในดิน เนื่องจากสมาชิกของสปีชีส์เฉพาะนี้ดูเหมือนจะเชื่อมโยงกันทางร่างกายอย่างเหนียวแน่น พวกเขาสร้างสายไฟในอุดมคติ จากนั้นใช้สายไฟฟ้านี้เพื่อส่งต่อข้อความอิเล็กทรอนิกส์และแนวคิดในการเอาชีวิตรอดไปยังชุมชนทั้งหมด ดังนั้นในการศึกษาปี 2019 นักวิจัยชาวญี่ปุ่นยังสนับสนุนให้สายพันธุ์ Desulfobulbaceae เป็นหนึ่งในผู้ขนส่งอิเล็กตรอนที่ดีที่สุดในหมู่จุลินทรีย์

Boster แบรนด์เคยกล่าวไว้ว่า:

“สปีชีส์ Desulfobulbaceae ไม่เพียงแต่อยู่รอดได้เอง แต่ยังช่วยให้แบคทีเรียอื่นๆ มีชีวิตอยู่ได้ด้วยการส่งความช่วยเหลือเพื่อการหายใจและอาหาร”

Lars Peter Nielsen จากภาควิชาชีววิทยาศาสตร์ในเมือง Aarhus กล่าวว่า

“มีเซลล์ป้อนอาหารและเซลล์หายใจวางอยู่ที่ปลายสุดของทิศทางตรงกันข้าม เซลล์ป้อนรับออกซิเจนจากเซลล์หายใจของผู้ส่ง และนี่คือวิธีที่ชุมชนผู้ผลิตสายเคเบิลอยู่รอด หมายความว่าแบคทีเรียที่พบใน Filaments นั้นพึ่งพาอาศัยซึ่งกันและกัน เนื่องจากพวกมันเชื่อมโยงกันแน่นเกินไปในรูปแบบทางกายภาพ ดังนั้นสายนี้รวมกันจึงเรียกว่าสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เดียว”

เขายังให้เงื่อนงำว่าการใช้ชุมชนเคเบิลทั้งหมดสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพได้

2. การศึกษาหมายเลขหนึ่งโดย Moh El-Naggar:

จากข้อมูลของ Moh El-Naggar พบจุลินทรีย์สายพันธุ์ใหม่ที่อยู่ในสกุล Desulfobulbaceae สายพันธุ์นี้อาจกล่าวได้ว่าเป็นสายพันธุ์ที่โดดเด่นที่สุดในการส่งผ่านกระแสไฟฟ้า ทำหน้าที่เป็นผู้ส่งพลังงานไฟฟ้าให้กับชุมชน ตัวอย่างเช่น พวกเขาให้บริการชุมชนในลักษณะเดียวกับสายไฟฟ้าที่ทำเพื่อให้ไฟฟ้าผ่าน

Moh El-Naggaris เป็นวิชาเอกฟิสิกส์และทำงานเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย เขายังเป็นผู้เขียนร่วมของงานวิจัยที่เขียนขึ้นสำหรับการค้นหาจุลินทรีย์ที่ใช้งานด้วยไฟฟ้าและบทบาทของพวกเขาในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพ ในการแถลงข่าวที่จัดขึ้นที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย Moh El-Naggaris กล่าวว่าตามที่นักวิจัย:

“การเคลื่อนที่ของอิเลคตรอนในแหล่งที่อยู่ตามธรรมชาติในระยะทางที่ไกลมากนั้นแทบจะดูเป็นไปไม่ได้เลยสำหรับเรา อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าจุลินทรีย์ที่ทำงานด้วยไฟฟ้าเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่องานนี้ จากปลายด้านหนึ่งไปยังปลายถัดไป เซลล์จะเรียงตัวกันเป็นเส้นใยยาวเส้นเดียว ทางกายภาพ เซลล์เหล่านี้มีลักษณะเป็นโครงร่าง และโครงร่างที่เป็นโครงเหล่านี้กำลังสร้างช่องทางที่นำพาและยึดอิเล็กตรอนไว้ นอกจากนี้ ช่องอื่นๆ ที่อยู่รอบๆ คือเยื่อหุ้มเซลล์ และอาจสงสัยว่ามีคุณสมบัติเป็นฉนวน เช่น ปลอกของเซลล์ประสาทไมอีลิน”

นักวิจัยกล่าวว่าแบคทีเรียใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อความอยู่รอดและสื่อสาร สิ่งนี้สามารถเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับสาขาเทคโนโลยีชีวภาพหากเราเรียนรู้วิธีควบคุมและขึ้นรูป

 คุณอาจชอบ: เทคโนโลยีสีเขียวที่เป็นนวัตกรรมใหม่กำลังเปลี่ยนแปลงอนาคตของ HVAC อย่างไร

ข้อจำกัดในการวิจัยจุลินทรีย์ที่ใช้งานด้วยไฟฟ้า

Abdelrhman Mohamed ร่วมกับ Haluk Beyenal ที่ปรึกษาด้านวิศวกรรมชีวภาพของเขาได้ปรับปรุงขอบเขตของการวิจัยและพยายามค้นหาวิธีที่ดีกว่าในการจับจุลินทรีย์ โมฮัมเหม็ดและฮาลุคพบว่าแบคทีเรียกลุ่มแรกที่พบในสระน้ำของเยลโลว์สโตนอาจมาพร้อมน้ำ ดังนั้นหากใช้วิธีที่ดีกว่า แบคทีเรียจะถูกจับในลักษณะที่ดีกว่า

หากเราพูดถึงการใช้จุลินทรีย์ในการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพ Mohamed กล่าวว่าอุปกรณ์พกพาที่ดีขึ้นและมากขึ้นสามารถทำได้โดยใช้สายเคเบิลของจุลินทรีย์เหล่านี้ เขาบอกว่าแม้ว่าเราจะมีอุปกรณ์โพเทนชิโอสแตทเพื่อปั๊มอิเล็กตรอนเข้าและออกในห้องปฏิบัติการแล้ว อย่างไรก็ตาม ในฤดูใบไม้ผลิ อุปกรณ์ขนาดใหญ่เหล่านี้จะใช้งานไม่ได้เนื่องจากระดับชีวมวลต่ำ

นี่คือข้อจำกัดบางประการที่เขากล่าวถึง:

1. จะต้องรวบรวมน้ำหลายตันจากสระเยลโลว์สโตนซึ่งมีความแข็ง
2. ห้องทดลองจำเป็นต้องอยู่รอบๆ สระเยลโลว์สโตน เพราะจุลินทรีย์จำเป็นต้องถูกสกัดทั้งที่ยังมีชีวิตและทำงานอยู่
3. ประเภทของสภาพความเป็นอยู่ที่จุลินทรีย์เหล่านี้มีชีวิตรอดยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ดังนั้นจึงไม่สามารถสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการได้

จุลินทรีย์ที่ใช้งานด้วยไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนอุตสาหกรรมไบโอเทคได้อย่างไร?

หลังจากได้คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้และทำความเข้าใจเกี่ยวกับที่อยู่อาศัยและข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมของจุลินทรีย์แล้ว เราจะสามารถทำให้แบคทีเรียเหล่านี้มีชีวิตอยู่ได้มากขึ้นและดีขึ้นในสภาพแวดล้อมเลียนแบบที่เราสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการเพื่อความอยู่รอดของพวกมัน อย่างไรก็ตาม เพื่อประโยชน์นี้ เราจำเป็นต้องเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ มันสามารถเอาชนะได้ด้วยการทำวิจัยในสาขานี้มากขึ้นเรื่อยๆ สิ่งแรกที่เราต้องการในเรื่องนี้คือการค้นหาความเป็นไปได้ที่จำเป็นทั้งหมดที่จุลินทรีย์เหล่านี้สามารถอยู่รอดได้ เราต้องค้นหาว่าจุลินทรีย์เหล่านี้ดำรงชีวิตอยู่ได้ด้วยการกินแร่ธาตุหรือไม่และเป็นแร่ธาตุชนิดใด อะไรคือกระบวนการดั้งเดิมและแท้จริงของพวกมันในการทำลายอนุภาคของแร่ธาตุและเปลี่ยนเป็นอาหารของพวกมัน?

เมื่อเรารู้วิธีการรักษาจุลินทรีย์เหล่านี้ให้คงอยู่ เราก็สามารถใช้แบคทีเรียเหล่านี้ในอุตสาหกรรมไบโอเทคได้ดีขึ้น ตัวอย่างเช่น:

อุปกรณ์เช่นโพเทนชิโอสแตทหรืออุปกรณ์พกพาอื่นๆ ที่ดีและดีกว่านั้นไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานแยกต่างหากในการทำงาน ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันสามารถดึงเอาพลังงานจากแบคทีเรียที่กระตุ้นไฟฟ้ามาใช้ในการทำงานได้ การทำเช่นนี้สามารถลดต้นทุนการวิจัยได้ ยังไง? คุณก็รู้ว่าแบคทีเรียถูกสร้างขึ้นหรือสร้างขึ้นเพื่อส่งผ่านอิเล็กตรอน พวกเขาจะทำแบบนี้ต่อไปเพื่อความอยู่รอด ดังนั้นพลังงานที่เกิดจากการผ่านของอิเล็กตรอนเหล่านี้จะช่วยให้โพเทนชิโอสแตทและอุปกรณ์ประเภทนี้ทำงานได้ คุณกำลังใช้ต้นทุนพลังงานเป็นศูนย์

 คุณอาจชอบ: เทคโนโลยีจะเป็นอย่างไรในปี 2050

คำสุดท้าย

ยิ่งไปกว่านั้น เราจะสามารถใช้เทคโนโลยีในอุตสาหกรรมไบโอเทคได้มากขึ้นโดยใช้จุลินทรีย์ที่ใช้งานไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น:

เมื่อพูดถึงการวิจัยในชีวมณฑลของป่าลึก เรายังคงไม่สามารถทำการวิจัยได้เนื่องจากขาดพลังงาน เราไม่สามารถส่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและอุปกรณ์อื่นๆ ที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นในสภาพแวดล้อมที่ลึกเข้าไปในป่าได้ เนื่องจากประการแรกเป็นการรบกวนที่อยู่อาศัย และประการที่สอง พลังงานที่ผลิตขึ้นมีจำกัด อย่างไรก็ตาม หากเราจะสามารถใช้พลังงานอิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตโดยจุลินทรีย์ที่ใช้งานไฟฟ้าได้ เราก็สามารถทำการวิจัยได้โดยไม่รบกวนพืชและสัตว์

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมในเรื่องนี้