เห็นแบคทีเรียว่ายน้ำสับเปลี่ยนอิเล็กตรอน

เห็นแบคทีเรียว่ายน้ำสับเปลี่ยนอิเล็กตรอน

วิดีโอใหม่ได้จับแบคทีเรียในพฤติกรรมใหม่ทั้งหมด การศึกษาที่ปรากฏในรายงานการประชุมของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (Proceedings of the National Academy of Sciences) เมื่อวันที่ 14 ธันวาคม พบว่า เซลล์ Shewanellaสัมผัสพื้นผิวที่รับอิเล็กตรอนเป็นเวลาสั้น ๆ ยกตัวขึ้นและว่ายอย่างคึกคะนอง จากนั้นกลับสู่พื้นผิวโลหะนักวิจัยเรียกสิ่งนี้ว่าอิเล็กโตรไคเนซิสของพฤติกรรมใหม่ที่บินวน และคิดว่ามันอาจเป็นวิธีที่แบคทีเรียจะทิ้งอิเล็กตรอนที่สะสมไว้ก่อนที่จะบินออกไปเพื่อค้นหาอาหาร เหมือนกับการที่ปลาวาฬโผล่ขึ้นมาหายใจก่อนดำน้ำ การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวอย่างเร่งรีบนี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ออกแบบเซลล์เชื้อเพลิงของจุลินทรีย์ได้ดีขึ้น ซึ่งควบคุมแบคทีเรียที่ส่งอิเล็กตรอนเหล่านี้เพื่อผลิตพลังงาน

“เท่าที่เราทราบ มันเป็นพฤติกรรมใหม่” 

ผู้เขียนร่วมและนักจุลชีววิทยา Ken Nealson แห่งมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนียในลอสแองเจลิสกล่าว “เป็นวิธีคิดใหม่เกี่ยวกับสิ่งที่แบคทีเรียทำ สิ่งที่ยอดเยี่ยมจริงๆ คือมันอาจจะเปิดคำถามมากกว่าเดิมถึง 10 เท่า และสร้างสมมติฐานมากกว่าที่เรามีเมื่อเราเริ่มต้นถึง 10 เท่า”

จนถึงขณะนี้ คิดว่าแบคทีเรีย ชีวา เนลลา มีชีวิตที่ค่อนข้างเรียบง่าย บางครั้งก็เคลื่อนที่ไปรอบๆ และบางครั้งก็เกาะติดกับพื้นผิวและสะสมอิเล็กตรอนไว้ แต่ผลการศึกษาใหม่พบว่าวิถีชีวิตของShewanellaนั้นซับซ้อน

ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยที่นำโดย Howard Harris จาก University of Southern California ได้บันทึกวิดีโอ เซลล์ Shewanellaเมื่อสัมผัสกับวัสดุที่สามารถเก็บอิเล็กตรอน เช่น แมงกานีสออกไซด์และอิเล็กโทรด จากภาพยนตร์ เห็นได้ชัดว่า เซลล์ของ Shewanellaมีสิ่งที่ผู้เขียนร่วมการศึกษา Orianna Bretschger จากสถาบัน J. Craig Venter ในซานดิเอโก เรียกว่าปฏิสัมพันธ์แบบ “สัมผัสแล้วไป” กับพื้นผิว เซลล์ต่างๆ “สัมผัสพื้นผิว แล้วว่ายน้ำออกไปอย่างรวดเร็ว 

และกลับมาอีกครั้งในภายหลังเพื่อการโต้ตอบที่หายวับไปอีกครั้ง” เธอกล่าว 

นักวิจัยพบว่าเมื่อนักวิจัยเปลี่ยนศักยภาพของอิเล็กโทรดในการรับอิเลคตรอนจากแมลงมากขึ้น เซลล์ก็จะลอยออกไปเร็วขึ้น

นักวิจัยได้ทดสอบ Shewanella mutants ที่ไม่มียีนที่จำเป็นสำหรับการทำเคมีบำบัดเพื่อแสดงให้เห็นว่าพฤติกรรมดังกล่าวเป็นพฤติกรรมใหม่และไม่ใช่รูปแบบของเคมี บำบัด การกลายพันธุ์เหล่านี้ดำเนินการอิเล็กโทรคิเนซิสเช่นเดียวกับเซลล์ปกติ ซึ่งบ่งชี้ว่าพฤติกรรมใหม่นี้ไม่เหมือนกับการตรวจจับสารเคมี Nealson กล่าว แบคทีเรียไม่จำเป็นต้องสัมผัสและเข้าใกล้พื้นผิวที่รับอิเล็กตรอนก่อนที่จะทำปฏิกิริยากับมัน

แม้ว่านักวิจัยจะยังไม่ทราบว่าเหตุใดแบคทีเรียจึงมีพฤติกรรมเช่นนี้ แต่แนวคิดหนึ่งก็คือช่วยให้จุลินทรีย์สมดุลกับความต้องการในการหายใจและการกิน เซลล์ Shewanellaได้รับพลังงานโดยการสับเปลี่ยนอิเล็กตรอนไปยังพื้นผิวที่สามารถรับได้ ในกรณีนี้ สถานที่ที่แมลงหายใจหรือแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนอาจแตกต่างจากที่ที่มันหาอาหาร Bretschger เปรียบเสมือนนักประดาน้ำหอยเป๋าฮื้อที่สูดอากาศเข้าไปแล้วดำน้ำลึกลงไปเพื่อลิ้มรสอาหารอันโอชะ

เนื่องจาก เซลล์ Shewanellaหายใจบนพื้นผิวของตัวรับอิเล็กตรอน เช่น โลหะ การฝากอิเล็กตรอนทั้งหมดไว้บนโลหะจึงเหมือนกับการหายใจเข้าลึกๆ เมื่อถังเก็บอิเล็กตรอนว่างเปล่า เซลล์ก็พร้อมที่จะว่ายออกไปเพื่อหาอาหาร เมื่ออิเล็กตรอนในเซลล์จมเต็มอีกครั้ง เซลล์จะกลับไปเป็นโลหะและทิ้งภาระของพวกมัน

ทีมงาน “จับภาพพฤติกรรมที่น่าสนใจมากของชีวาเนลลาในภาพยนตร์” เจฟฟรีย์ กราลนิคแห่งมหาวิทยาลัยมินนิโซตาในเซนต์ปอลให้ความเห็น เนื่องจากนักวิจัยรู้ว่าShewanellaจำเป็นต้องถ่ายอิเล็กตรอนเพื่อให้มีพลังงานในการว่ายน้ำ การว่ายน้ำที่เพิ่มขึ้นหลังจากที่ชนเข้ากับตัวรับอิเล็กตรอน “สมเหตุสมผลดี” เขากล่าว

การทำความเข้าใจพฤติกรรมนี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์พัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงของจุลินทรีย์ชนิดใหม่ได้ นีลสันกล่าว อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้เล็กน้อยในขณะที่ทำน้ำให้บริสุทธิ์ที่โรงบำบัด พฤติกรรมการว่ายน้ำไม่เหมาะสำหรับระบบดังกล่าว ดังนั้นการหาวิธีเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของแมลงจะเป็นประโยชน์ “นี่คือสิ่งที่คุณต้องการให้แมลงในเซลล์เชื้อเพลิงไม่ทำ”

แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง