“吞入”甲烷，“吐出”電子，發電細菌生成超穩定蛋白質“納米線”

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據最新一期《自然·微生物學》雜志，美國耶魯大學團隊發現，地桿菌制造的蛋白質具有線狀特性，與“吃”甲烷的微生物相似，而地桿菌可發電，這意味著其有望“吞下”廢氣并“呼出”電子。該發現為人類應對氣候變化提供了新線索。

地桿菌產生的蛋白質“納米線”，由細胞色素OmcZ組成，導電性是細胞色素OmcS納米線的1000倍，剛度是后者的3倍。

圖片來源：Sibel Ebru Yalcin;設計：Ella Maru Studio/eurekalert網站

氣候變化加速對地球上的生命構成威脅。氣溫升高的很大一部分原因是由于微生物產生了大氣甲烷，甲烷捕獲熱量的能力是二氧化碳的30倍。此外，溫度升高加速了微生物生長，因此產生的溫室氣體超過了植物所能利用的氣體總量，這削弱了地球碳匯的功能，并進一步提高了全球氣溫。

現在，能夠從海洋沉積物中攝取高達80%甲烷的地桿菌可能是這種惡性循環的一個潛在解決方案。

地桿菌產生的蛋白質“納米線”由細胞色素OmcZ組成，其導電性是細胞色素OmcS納米線的1000倍，剛度是后者的3倍，使細菌能在百倍于其群落大小的范圍傳輸電子。但此前人們不知道地桿菌是如何制造這種“納米線”的，以及它們為何會如此發電。

之前的實驗表明，這種蛋白質線顯示出迄今最高的導電性，使細菌能產生迄今最高的電力，并形成能夠大范圍傳輸電子的群落。

此次，使用高分辨率冷凍電子顯微鏡，研究人員觀察到“納米線”的原子結構，發現血紅素緊密排列，以極快的速度和超高的穩定性移動電子。該團隊還合成了“納米線”，解釋了細菌如何按需制造它們。

研究人員表示，人們有可能利用這些“納米線”來發電，或者了解“吃”甲烷的微生物如何利用該特性來應對氣候變化。

關鍵詞： 細胞色素 氣候變化 研究人員 電子顯微鏡 海洋沉積物