Среда 02 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
Японские ученые испытали стволовые клетки для восстановления после паралича Японские ученые испытали стволовые клетки для восстановления после паралича Японские ученые добились значительных успехов в лечении паралича, вызванного травмами спинного мозга. Как сообщается в журнале Nature, один из участников клинических испытаний, ранее полностью парализованный, вновь смог стоять и даже…
Антарктический айсберг откололся, открыв невиданную ранее экосистему Антарктический айсберг откололся, открыв невиданную ранее экосистему Гигантский айсберг размером с Чикаго откололся от плавающего ледника в Антарктиде, и, подобно раздвижной крыше на стадионе, дрейфующая конструкция открыла скрытую среду обитания стихиям. Исследователи, работавшие на судне в этом…
Загадки Гизы: под пирамидами может скрываться подземный город Загадки Гизы: под пирамидами может скрываться подземный город Великие пирамиды в Гизе продолжают привлекать внимание исследователей, несмотря на то, что изучаются уже не одно столетие. Недавние данные, полученные группой ученых, вновь заставили заговорить о подземных тайнах древнего комплекса.…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 93 БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 93 БПЛА Российские средства противовоздушной обороны (ПВО) за ночь перехватили и уничтожили 93 беспилотных летательных аппарата (БПЛА) над регионами РФ. Об этом сообщили в Минобороны России. "Дежурными средствами ПВО уничтожено и перехвачено…
В Таганроге сообщили об одном пострадавшем из-за атаки БПЛА ВСУ В Таганроге сообщили об одном пострадавшем из-за атаки БПЛА ВСУ Один человек пострадал после ночной атаки БПЛА на Таганрог Ростовской области. Об этом сказала глава Таганрога Светлана Камбулова. Ранее врио губернатора региона Юрий Слюсарь сообщал, что два человека получили легкие…
СК: украинские военные убили четырех жителей деревни Рубанщина в Курской области СК: украинские военные убили четырех жителей деревни Рубанщина в Курской области Четырех жителей деревни Рубанщина Курской области убили украинские боевики. Об этом ТАСС сообщила официальный представитель СК России Светлана Петренко. "В ходе расследования уголовного дела о террористическом акте (п. "б" ч.…
Тема дня
Трамп пытается напугать Китай и Индию «иранскими» санкциями за российскую нефть Трамп пытается напугать Китай и Индию «иранскими» санкциями за российскую нефть

Медлительность процесса мирного урегулирования конфликта на Украине вызывает недовольство Дональда Т...

Фото
Флуоресцентные пещеры показывают, как жизнь выживает во внеземных условиях Флуоресцентные пещеры показывают, как жизнь выживает во внеземных условиях

Глубоко под поверхностью Земли, скальные и минеральные образования скрыты в тайном блеске. Под черны...

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)".