UA / RU
Поддержать ZN.ua

Бактерии могут поглощать углекислый газ с помощью нанодоспехов – ученые

Бактерии могут восстанавливать углекислый газ, получая на выходе уксусную кислоту и этанол.

Нанодоспехи позволяют бактериям поглощать углекислый газ

Нанодоспехи позволяют бактериям поглощать углекислый газ

Ученые из университета Беркли установили, что полупроводниковые частицы сульфида кадмия оседают на поверхности ацетогенных бактерий. Улавливая солнечное излучение, наночастицы снабжают микробов электронами, которые нужны для усвоения углекислого газа и производства ценной уксусной кислоты, спирта и других видов органического топлива. Результаты исследований ученых опубликованы в журнале Science.

Ацетогенные бактерии, которые обитают в темноте и в анаэробных условиях, могут восстанавливать углекислый газ, на выходе производя уксусную кислоту, этанол и другие нужные вещества. Дополнительного источника энергии эти процессы не требуют. Для восстановления необходимы электроны, которые может поставлять молекулярный водород в ходе окисления гидрогеназами. Альтернативным источником электронов для ацетогенных реакций может служить электрическая цепь: микробы растут на катоде, принимают электроны с анода и усваивают углекислый газ, производя нужный продукт.

Авторы новой работы выращивали ацетогенных Moorella thermoacetica в присутствии кадмия и цистеина (Cys). Образующиеся при этом наночастицы сульфида кадмия (CdS) оседали и закреплялись на внешней поверхности бактерий, как пластины рыцарского доспеха. Однако роль их оказалась вовсе не защитной: полупроводниковые частицы CdS улавливали фотоны солнечного света и катализировали обратимые реакции окисления цистеина в цистин, в результате которых в бактериальной клетке появлялись свободные электроны. Они использовались для восстановления углекислого газа до уксусной кислоты.

В лабораторных условиях такая цепочка "полуискусственного" фотосинтеза оказалась довольно эффективной и позволила бактериям успешно размножаться и увеличивать численность. Выход продукта был исключительно высок: на производство уксусной кислоты ушло около 90% всего поглощенного системой углекислого газа, и не более 10% – на рост самих микробов.

Ранее сообщалось о том, что ученые планируют испытать вырабатывающие сахар бактерии в космосе. Бактерии будут отправлены в космос немецким спутником Eu: CROPIS в 2017 году. В ходе эксперимента исследователи планируют проверить, насколько хорошо они переносят запуск, космическую радиацию и пониженную гравитацию. Спутник проведет на орбите полгода, двигаясь со скоростью, достаточной для имитации марсианской гравитации. Бактерии также испытают в условиях лунной гравитации и невесомости.