Суббота 26 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
Древняя ДНК ставит под сомнение библейские предположения о финикийцах Древняя ДНК ставит под сомнение библейские предположения о финикийцах Финикийцы славятся не только своей морской доблестью и изобретением алфавита, который дал начало буквам на этой странице. Ученые долгое время предполагали, что они произошли от хананеев, упомянутых в Библии. Но…
JSS: неолитическая революция могла быть вызвана массовыми пожарами  JSS: неолитическая революция могла быть вызвана массовыми пожарами  Новое исследование Еврейского университета в Иерусалиме предлагает основанное на фактических данных объяснение одного из самых значимых поворотных моментов в истории человечества: неолитической революции, связанной с мировым триумфом сельского хозяйства. Согласно…
Ученые нашли способ «татуировать» тихоходок Ученые нашли способ «татуировать» тихоходок Эти неуклюжие восьминогие существа, прозванные водяными медведями, имеют длину около половины миллиметра и могут выжить практически в любых условиях: при низких температурах, при почти полном голодании, при высоком давлении, при…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России уничтожили 79 украинских беспилотников  МО: за ночь над регионами России уничтожили 79 украинских беспилотников  Средства ПВО за ночь уничтожили и перехватили 79 украинских беспилотников самолетного типа над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "За период с 20:10 мск 24 апреля по 06:00…
Четырем участникам вторжения ВСУ в Курскую область дали сроки от 15,5 года до 16 лет Четырем участникам вторжения ВСУ в Курскую область дали сроки от 15,5 года до 16 лет Второй Западный окружной военный суд приговорил к лишению свободы на сроки от 15,5 года до 16 лет четверых участников вторжения Вооруженных сил Украины (ВСУ) в Курскую область - трех солдат…
ФСБ: в Сочи задержали гражданина Румынии за сбор данных о дислокации ПВО ФСБ: в Сочи задержали гражданина Румынии за сбор данных о дислокации ПВО Сотрудники ФСБ задержали в Сочи гражданина Румынии 2002 года рождения за сбор данных о местах дислокации объектов противовоздушной обороны (ПВО) для спецслужб Украины. Об этом сообщили в Центре общественных связей…
Тема дня
Зеленский публично сделал выбор между разумом и самим собой Зеленский публично сделал выбор между разумом и самим собой

Для Зеленского с его комплексами крайне важно представляться глобальным лидером, задающим повестку. ...

Фото
Почти четверть всех лунных выбросов в конечном итоге попадает на Землю Почти четверть всех лунных выбросов в конечном итоге попадает на Землю

Поверхность Луны покрыта ударными кратерами, от микроскопических ямок до огромных бассейнов диаметро...

Опрос

Вы ожидаете в 2025 году прекращения огня в зоне СВО?

 

Анекдот дня

Сначала ты коверкаешь слова ради смеха, а потом не знаешь, как они пишутся.

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)".