Вчені з університету Берклі встановили, що напівпровідникові частинки сульфіду кадмію осідають на поверхні ацетогенных бактерій. Вловлюючи сонячне випромінювання, наночастинки забезпечують мікробів електронами, які потрібні для засвоєння вуглекислого газу і виробництва цінної оцтової кислоти, спирту та інших видів органічного палива. Результати досліджень учених опубліковані в журналі Science.
Ацетогенні бактерії, які живуть у темряві і в анаеробних умовах, можуть відновлювати вуглекислий газ, на виході виробляючи оцтову кислоту, етанол та інші цінні речовини. Додаткового джерела енергії ці процеси не вимагають. Для відновлення необхідні електрони, які може поставляти молекулярний водень в ході окислення гидрогеназами. Альтернативним джерелом електронів для ацетогенних реакцій може служити електричний ланцюг: мікроби, що ростуть на катоді, приймають електрони з анода і засвоюють вуглекислий газ, виробляючи потрібний продукт.
Автори нової роботи вирощували ацетогенні Moorella thermoacetica у присутності кадмію та цистеїну (Cys). Утворені при цьому наночастки сульфіду кадмію (CdS) осідали і закріплювалися на зовнішній поверхні бактерій, як пластини рицарських обладунків. Проте їхня роль виявилася зовсім не захисною: напівпровідникові частинки CdS вловлювали фотони сонячного світла і каталізували оборотні реакції окислювання цистеїну в цистин, у результаті яких в бактеріальній клітці з'являлися вільні електрони. Вони використовувалися для відновлення вуглекислого газу до оцтової кислоти.
В лабораторних умовах такий ланцюжок "напівштучного" фотосинтезу виявився досить ефективнм і дав змогу успішно розмножуватися бактеріям і збільшувати чисельність. Вихід продукту був виключно високий: на виробництво оцтової кислоти пішло близько 90% всього поглиненої системою вуглекислого газу, і не більш 10% – на ріст самих мікробів.
Раніше повідомлялося про те, що вчені планують випробувати бактерії, що виробляють цукор, у космосі. Бактерії будуть відправлені в космос німецьким супутником Eu: CROPIS в 2017 році. В ході експерименту дослідники планують перевірити, наскільки добре вони переносять запуск, космічну радіацію і знижену гравітацію. Супутник проведе на орбіті півроку, рухаючись зі швидкістю, достатньою для імітації марсіанської гравітації. Бактерії також випробують в умовах місячної гравітації і невагомості.