Пятница 04 апреля 2025 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Кабельные бактерии проводят протоны на расстояние более 100 микрометров


Кабельные бактерии проводят протоны на расстояние более 100 микрометров

Понедельник, 20 Января 2025 19:54
Кабельные бактерии проводят протоны на расстояние более 100 микрометров Фото из открытых источников

Исследователи из Военно-морской исследовательской лаборатории США и Орхусского университета (Дания) подтвердили протонную проводимость на расстояниях, превышающих 100 микрометров, вдоль нитевидных Desulfobulbaceae, обычно называемых кабельными бактериями. Результаты дают представление о механизмах микробного транспорта протонов и открывают пути для применения в биоэлектронике.

 

Электрические каналы в осадке позволяют микробам переносить электроны на расстояния в сантиметровом масштабе. Наблюдения показывают, что кабельные бактерии могут управлять локальными химическими сдвигами в осадке, связывая окисление серы с восстановлением кислорода, тем самым изменяя градиенты pH.

 

Задокументированные эффекты включают подкисление в более глубоких слоях и более щелочные условия вблизи интерфейсов осадок-вода. Пока неясно, приводит ли эта локализованная активность к более широкому воздействию на окружающую среду. Понимание этих механизмов может послужить более широким исследованиям микробной коммуникации и проектирования биопротонных устройств, что приведет к лучшему пониманию естественных потоков энергии в осадочных средах.

 

Протонная проводимость наблюдалась в широком спектре биотических материалов. Измерение протонной проводимости на внешней поверхности бактериальных клеток остается неуловимой задачей, поскольку бактерии, помещенные на протоды (протон-несущий эквивалент электрода), имеют тенденцию демонстрировать плохой и непостоянный контакт.

 

В приложениях, в которых предпринимались попытки создания биологических вычислений, традиционные методы обработки полупроводников сталкиваются с ограничениями, связанными с чувствительностью биологических материалов к высоким температурам, органическим растворителям, высокому вакууму и УФ-излучению.

 

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые применили модифицированную технологию трансферной печати для измерения протонной проводимости, решив такие проблемы, как хрупкость бактериальных клеток и нестабильный контакт электродов.

 

Палладиевые интерштыревые протоды и другие электроды были прикреплены к образцам неживых кабельных бактерий. Измерения проводились в контролируемых условиях температуры и влажности.

 

Испытания с использованием газообразного дейтерия (D2) , который заменяет протоны на более медленно движущиеся ионы дейтерия, показали снижение проводимости, что подтверждает роль переноса протонов через механизм Гротгуса.

 

Этот процесс основан на обмене водородными связями в молекулах воды, образующих непрерывные протонные пути на поверхности бактерий, где протон перемещается через сеть водородных связей, образованную между молекулами воды (H 2 O) и ионами гидроксония (H 3 O +).

 

Специально созданная климатическая камера с линейной вольтамперометрией развертки позволяла точно регулировать относительную влажность (RH), при этом увлажненный водород (H 2) обеспечивал протоны для тестирования проводимости. Чтобы различать протонную и электронную проводимость, в качестве контроля использовались золотые электроды (которые блокируют поток протонов).

 

Результаты подтвердили, что протонная проводимость меняется в зависимости от уровня влажности, показывая 26-кратное увеличение между 60% и 80% относительной влажности. Проводимость достигла пика при 114 ± 28 мкСм см -1 при 70% относительной влажности и 25°C, что подтверждает гипотезу о том, что перенос протонов происходит через связанные с водой протонные провода по механизму Гротгуса.

 

Сравнительные исследования с непроводящими нитчатыми бактериями, такими как Microcoleus, подтвердили, что наблюдаемая проводимость присуща бактериям, живущим в кабеле, а не является результатом того, что вода сама по себе формирует непрерывные каркасы механизма Гротгуса.

 

Исследователи также оценили контактное сопротивление и удельное сопротивление между бактериальными поверхностями и электродами. Хотя протонная проводимость кабельных бактерий была ниже, чем у синтетических микропроводов, результаты выявили потенциал микробных интерфейсов в биоэлектронике.

 

Хотя эволюционное или экологическое значение протонной проводимости в кабельных бактериях и ее потенциальная роль в межвидовых взаимодействиях еще не полностью определены, авторы предполагают, что протонная проводимость может влиять на микробные взаимодействия и транспорт протонов в окружающей среде. Результаты закладывают основу для будущих исследований кабельных бактерий в микробных сообществах.

 
 

 
Николаева Мария Опубликовано в Наука   Теги Новости
Читайте также
Ученые придумали способ сделать кислую почву более плодородной Ученые придумали способ сделать кислую почву более плодородной Поиск плодородной почвы – огромная проблема для многих стран мира. В их число входит даже богатая территориями Эфиопия, где высокая кислотность и заболоченность местности негативно влияют на взращивание культур. Однако…
Две скульптуры почти в натуральную величину найдены при раскопках в Помпеях Две скульптуры почти в натуральную величину найдены при раскопках в Помпеях Во время раскопок огромной гробницы в древнеримском городе Помпеи были найдены две скульптуры мужчины и женщины почти в натуральную величину, предположительно, жрицы. Подробные погребальные реликвии украшали гробницу, содержащую несколько погребальных…
Ученые опровергают представление о древнем развитии человека в Восточной Азии Ученые опровергают представление о древнем развитии человека в Восточной Азии В то время как средний палеолит рассматривается как динамичное время в истории Европы и Африки, в Восточной Азии его обычно считают статичным периодом. Новое исследование Вашингтонского университета бросает вызов такому…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 23 украинских беспилотника МО: за ночь над регионами России сбили 23 украинских беспилотника Российские средства ПВО за ночь сбили 23 украинских беспилотных летательных аппарата (БПЛА) над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "Дежурными средствами ПВО уничтожены 23 украинских беспилотных летательных аппарата",…
На шахте в Свердловской области в результате обвала породы погиб горнорабочий На шахте в Свердловской области в результате обвала породы погиб горнорабочий Горнорабочий умер от повреждений, полученных в результате обвала породы на шахте в Свердловской области. Об этом сообщили в Тelegram-канале СУ СК России по региону. "Поздним вечером 2 апреля 2025 года…
ФСБ РФ задержала в Херсонской области россиянку по подозрению в госизмене ФСБ РФ задержала в Херсонской области россиянку по подозрению в госизмене Сотрудники ФСБ задержали в Херсонской области гражданку России по подозрению в госизмене в виде финансирования Вооруженных сил Украины (ВСУ). Об этом сообщили в Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России. "ФСБ…
Тема дня
Оправдывая собственное «уродство»: что стоит за решением немецкого «Фонда памяти» исключить Россию и Беларусь? Оправдывая собственное «уродство»: что стоит за решением немецкого «Фонда памяти» исключить Россию и Беларусь?

Не так давно, рассуждая о попытках Запада во что бы то ни стало сохранить на Украине нынешней режим,...

Фото
У бонобо обнаружена «уникальная человеческая» языковая способность У бонобо обнаружена «уникальная человеческая» языковая способность

Человеческий язык может объединять слова, создавая бесконечное количество значений — способность, ко...

Опрос

Вы ожидаете в 2025 году прекращения огня в зоне СВО?

 

Анекдот дня

Если на других планетах есть разумная жизнь, то когда-нибудь будет и на нашей!

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

КАК ЗАРАБОТАТЬ НА ИИ ЕСЛИ ТЫ НЕ ПРОГРАММИСТ?
ПРОФЕССИИ, КОТОРЫЕ ВЫМРУТ ЧЕРЕЗ 5 ЛЕТ И ЧТО С ЭТИМ ДЕЛАТЬ?
Интересные материалы
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. При использовании, полном или частичном цитировании материалов

planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с точкой зрения редакции.

На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления

информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет",

находящихся на территории Российской Федерации)".