به نقل از «آفتاب»

کشف یک باکتری عجیب دانشمندان را متعجب کرد

تاریخ انتشار: ۲۹ شهریور ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۰۵۵۳۶۵

آفتاب‌‌نیوز :

آیا می‌دانستید که باکتری‌های موجود در دنیا با بازدم الکترون‌های اضافی تنفس می‌کنند و موجب ایجاد یک شبکه الکتریکی ذاتی و طبیعی می‌شوند؟ محققان دانشگاه "ییل" در یک مطالعه جدید کشف کرده‌اند که نور می‌تواند این فعالیت الکترونیکی را در باکتری‌های زیست‌لایه افزایش دهد و رسانایی الکتریکی را تا ۱۰۰ برابر افزایش دهد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

زیست لایه (Biofilm) اجتماعی از سلول‌های میکروارگانیسمی است که به یک سطح متصل شده‌اند و توسط مواد پلیمری خارج سلولی پوشیده شده‌اند. گاهی زیست لایه را می‌توان به عنوان یک استراتژی دانست که بعضی از میکروارگانیسم‌ها از آن استفاده می‌کنند تا بتوانند خود را از اثرات و نیرو‌های زیانباری که در محیط طبیعی و بدن میزبان است، حفظ کنند و اینگونه شانس بقای خود را افزایش دهند.

زیست لایه توسط گروه‌های مختلفی از باکتری‌ها ساخته می‌شود و در پزشکی و صنعت از اهمیت بالایی برخوردارند.

جریان نوری که ساعت‌ها دوام می‌آورد

نیکیل ملوانکار، استادیار بیوفیزیک مولکولی و بیوشیمی در مؤسسه علوم میکروبی دانشگاه ییل و نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: افزایش شدید جریان در نانوسیم‌هایی که در معرض نور قرار می‌گیرند، یک جریان نوری پایدار و قوی را نشان می‌دهد که برای ساعت‌ها باقی می‌ماند.

اکنون دانشمندان به دنبال استفاده حداکثری از این کشف جدید و یافتن کاربرد‌هایی برای آن، مانند حذف زباله‌های خطرناک زیستی و ایجاد منابع سوخت تجدیدپذیر جدید هستند.

معمولاً موجودات زنده هنگام تبدیل مواد مغذی به انرژی، اکسیژن تنفس می‌کنند تا از شر الکترون‌های اضافی خلاص شوند. با این حال، باکتری‌های خاکی که در اعماق اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند یا طی میلیارد‌ها سال در زیر زمین مدفون شده‌اند، به این اکسیژن ارزشمند دسترسی ندارند؛ بنابراین آن‌ها راهی را برای تنفس با "تنفس مواد معدنی" از طریق رشته‌های پروتئینی ریز به نام نانوسیم ابداع کردند.

ملوانکار می‌گوید: هیچ کس نمی‌داند چگونه این اتفاق رخ می‌دهد. تیم تحقیقاتی به سرپرستی محقق فوق‌دکتری "ینس نیو" و "کاترین شیپس" در این مطالعه جدید دریافتند که این فرآیند توسط یک پروتئین حاوی فلز به نام "سیتوکروم OmcS" انجام می‌شود که نانوسیم‌های باکتریایی را می‌سازد که ابزار‌هایی هستند که باکتری‌ها برای تنفس استفاده می‌کنند.

"سیتوکروم OmcS" اساساً به عنوان یک رسانای نور طبیعی عمل می‌کند که انتقال کارآمد الکترون را هنگامی که زیست‌لایه‌ها در معرض نور قرار می‌گیرند، تسهیل می‌کند.

یک شکل کاملاً متفاوت از فتوسنتز

ملوانکار می‌گوید: این شکل کاملاً متفاوتی از فتوسنتز است. در اینجا، نور به دلیل انتقال سریع الکترون بین نانوسیم‌ها، تنفس باکتری‌ها را تسریع می‌کند.

اکنون محققان در حال بررسی هستند که چگونه می‌توان از این برای تحریک رشد در الکترونیک نوری و حتی جذب متان استفاده و به مبارزه با گرمایش جهانی کمک کرد.

این‌ها تنها باکتری‌هایی نیستند که خواص مفیدی دارند. در ماه اوت سال ۲۰۱۸ نیز تیمی از میکروبیولوژیست‌ها از دانشگاه ایالتی واشنگتن، باکتری‌هایی را در حوضه آبفشان پارک ملی یلواستون پیدا کردند که می‌توانست با عبور دادن الکترون‌ها به فلزات یا مواد معدنی بیرونی، با استفاده از مو‌های سیم‌مانند بیرون زده، الکتریسیته را تنفس کند.

همین طور که باکتری‌ها الکترون‌ها را مبادله می‌کنند، جریانی از الکتریسیته تولید می‌کنند که احتمالاً می‌تواند برای کاربرد‌های نیازمند به انرژی کم مورد استفاده قرار گیرد. در تئوری، تا زمانی که باکتری‌ها سوخت دارند، می‌توانند به طور مداوم انرژی تولید کنند.

سپس در ماه ژوئن سال ۲۰۲۲، تیمی از محققان دانشگاه بینگهامتون راهی برای تامین انرژی باتری‌های زیستی برای هفته‌ها با استفاده از ۳ نوع باکتری که در اتاقک‌های جداگانه قرار داده شده بودند، پیدا کردند.

این اکتشافات نشان می‌دهد که طبیعت می‌تواند راه‌حل‌های بسیاری برای برخی از حل‌ناپذیرترین مسائل امروزی ما ارائه دهد و تنها چیزی که لازم است، کمی تحقیق و توسعه در مسیر درست است.

منبع: باشگاه خبرنگاران جوان

منبع: آفتاب

کلیدواژه: الکتریسیته باکتری باکتری ها الکترون ها زیست لایه

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت aftabnews.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «آفتاب» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۰۵۵۳۶۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

گوجه فرنگی‌ها «جهان موازی» خود را دارند!

در کشفی که به نظر می‌رسد از مجموعه «پیشتازان فضا» یا یک فیلم مارولی بیرون آمده باشد، دانشمندان دریافته‌اند که گوجه فرنگی اساسا در یک «جهان موازی» زندگی می‌کند. این کشف زمانی انجام شد که محققان دانشگاه ایالتی میشیگان به تماشای آنچه در بین ریشه‌های گیاه گوجه‌فرنگی رخ می‌دهد، پرداختند.

به گزارش ایسنا، در مطالعه جدیدی که در مجله ساینس ادونسز(Science Advances) منتشر شده است، محققان دریافتند که ریشه‌های گوجه فرنگی دسته منحصر به فردی از متابولیت‌ها به نام آسیل قند را تولید می‌کنند. پیش از این تصور می‌شد که این ترکیبات فقط در موهای تیره روی سطح برگ‌ها و ساقه‌های گوجه فرنگی ساخته می‌شوند که به کرک معروف هستند.

به نقل از اس‌اف، آسیل قندها مولکول‌های تخصصی متشکل از هسته‌های قندی هستند که با زنجیره‌های اسید چرب تزئین شده‌اند. در کرک گوجه فرنگی، این متابولیت‌ها به دفاع از گیاه در برابر آفات کمک می‌کنند. با این حال، آسیل قندهای ریشه کاملا متفاوت از همتایان زیرزمینی خود بودند.

دانشمندان با استفاده از روش‌های شیمی تجزیه و تحلیل پیشرفته، به این نتیجه رسیدند که فراوان‌ترین آسیل قند موجود در ریشه گوجه فرنگی، به جای هسته ساکارز موجود در آسیل قندهای کرک، دارای هسته قندی است که از گلوکز مرتبط با اینوزیتول ساخته شده است. ترکیبات ریشه همچنین دارای زنجیره اسیدهای چرب متمایزی بودند.

راشل کروین(Rachel Kerwin)، نویسنده مطالعه اول، محقق فوق دکتری در یک بیانیه رسانه‌ای می‌گوید: آنچه در مورد این متابولیت‌های تخصصی بسیار قابل توجه است این است که آنها معمولا در سلول‌ها و بافت‌های بسیار دقیق سنتز می‌شوند.

به عنوان مثال آسیل قندها را در نظر بگیرید. آنها را در برگ‌ها یا ساقه‌های یک گیاه گوجه فرنگی نمی‌بینید. این متابولیت‌های دفاعی چسبنده از نظر فیزیکی درست در نوک کرک‌ها ساخته می‌شوند.

آیا آسیل قندهای ریشه و کرک از طریق یک مسیر متابولیک ساخته می‌شوند؟

برای پاسخ به این سوال، محققان تحقیقاتی مولکولی انجام دادند. آنها ژن‌هایی را در ریشه‌های گوجه فرنگی شناسایی کردند که بسیار شبیه به ژن‌های بیوسنتزی شناخته شده کرک آسیل قند بودند. یکی از ژن‌ها به طور خاص، ASAT1-L نامیده می‌شود.

سپس دانشمندان از ویرایش ژن کریسپر(CRISPR) برای حذف عملکرد ژن‌های ASAT1 و ASAT1-L استفاده کردند. به طور قابل توجهی، گیاهان گوجه فرنگی فاقد ژن ASAT1-L هیچ آسیل قند قابل تشخیصی در ریشه خود تولید نکرد، در حالی که سطوح آسیل قند کرک تحت تأثیر قرار نگرفت. زمانی که ژن ASAT1 حذف شد برعکس این اتفاق افتاد. این نشان می‌دهد که گوجه‌فرنگی‌ها دو مسیر متابولیک آسیل‌قند جداگانه ایجاد کرده‌اند که یکی برای کرک‌ها و دیگری برای ریشه‌ها است.

با کاوش دقیق‌تر، گروه تحقیقاتی دریافتند که ژن‌های کرک و آسیل قند ریشه نزدیک به هم روی ژنوم گوجه فرنگی قرار گرفته‌اند. تصور می‌شود که این نوع سازمان‌دهی ژنومی، که به عنوان یک خوشه ژن بیوسنتزی شناخته می‌شود، به ژن‌ها امکان تنظیم و توارث مشترک را می‌دهد.

رابرت لاست(Robert Last)، نویسنده ارشد این مطالعه، توضیح می‌دهد: در کنار مسیری که سال‌ها در حال مطالعه آن بودیم، در اینجا دومین جهان موازی را پیدا می‌کنیم که در زیر زمین وجود دارد.

تجزیه و تحلیل تکاملی نشان داد که ژن ASAT1-L احتمالا زمانی پدیدار شد که ژن اجدادی ASAT1 شبیه‌سازی شده است. سپس این دو ژن از هم جدا شدند و برای کرک و ریشه تخصصی شدند. وقتی دانشمندان به سایر اقوام گوجه‌فرنگی نگاه کردند، داستان حتی جذاب‌تر شد. آنها کشف کردند که ژن ASAT1-L و آسیل قندهای ریشه در برخی از گونه‌های گوجه‌فرنگی وحشی یافت می‌شوند، اما در عموزاده‌های دورتر مانند بادمجان یافت نمی‌شوند. این نشان می‌دهد که توانایی ساخت آسیل‌قندهای ریشه تقریبا به تازگی در درخت خانوادگی گوجه‌فرنگی تکامل یافته است.

هدف از تولید این متابولیت‌های مرموز زیرزمینی چیست؟

پاسخ صادقانه این است که ما هنوز نمی‌دانیم.

با توجه به شباهت آنها به ترکیبات محافظ کرک، یک احتمال این است که آسیل قندهای ریشه به گوجه فرنگی کمک کنند تا از آفات و عوامل بیماری‌زای ساکن خاک جلوگیری کند. آنها همچنین ممکن است در جذب میکروب‌های مفید در ناحیه ریشه نقش داشته باشند. مطالعات آینده می‌تواند عملکردهای زمین‌شناختی آنها را مشخص کند.

اگر متوجه شویم که این آسیل قندهای ریشه در دفع ارگانیسم‌های مضر مؤثر هستند، آیا می‌توان آنها را در گیاهان دیگر پرورش داد و در نتیجه به رشد گیاهان بدون نیاز به قارچ‌کش‌ها و آفت‌کش‌های مصنوعی کمک کرد؟

اینها سوالاتی هستند که در مرکز جستجوی بشر برای آب خالص‌تر، غذای ایمن‌تر و کاهش اتکا به مواد شیمیایی مصنوعی مضر قرار دارند.

انتهای پیام