科研人員近期在探索細(xì)菌生存機(jī)制的過(guò)程中，取得了一項(xiàng)顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知的重大發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)揭示了細(xì)菌一種全新的“呼吸”方式，不僅深化了我們對(duì)生物技術(shù)和能源系統(tǒng)的理解，還可能帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。

傳統(tǒng)觀念中，許多生命體依賴氧氣進(jìn)行能量代謝。然而，這項(xiàng)研究卻表明，某些細(xì)菌并不需要氧氣，而是通過(guò)一種名為“胞外呼吸”的過(guò)程，向外排出電子，完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了一種獨(dú)特的“發(fā)電式呼吸”。這一發(fā)現(xiàn)由萊斯大學(xué)的Caroline Ajo-Franklin教授及其團(tuán)隊(duì)完成，博士生Biki Bapi Kundu為論文的第一作者。

胞外呼吸的關(guān)鍵在于一種叫做萘醌的天然化合物。這種化合物如同“分子信使”，在細(xì)菌與外部環(huán)境之間傳遞電子。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)跨學(xué)科的方法，融合了生物學(xué)與電化學(xué)的知識(shí)，揭示了細(xì)菌這一前所未有的代謝策略。他們指出，這種機(jī)制不僅簡(jiǎn)潔高效，而且使細(xì)菌在缺氧條件下仍能分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，釋放能量。

細(xì)菌作為地球上最古老的生命形式之一，早已在極端環(huán)境中演化出多種生存方式。深海熱泉、人體腸道等無(wú)氧環(huán)境，都是它們生存的舞臺(tái)。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌處于富含導(dǎo)電材料的環(huán)境中時(shí)，它們能夠在無(wú)氧條件下持續(xù)生長(zhǎng)，并釋放出電能。這一發(fā)現(xiàn)不僅挑戰(zhàn)了我們對(duì)細(xì)菌代謝的傳統(tǒng)認(rèn)知，也為未來(lái)技術(shù)的發(fā)展提供了新的啟示。

為了深入理解這一機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合計(jì)算機(jī)建模與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，模擬了細(xì)菌的代謝行為。加州大學(xué)圣地亞哥分校的Palsson實(shí)驗(yàn)室也參與了這一研究，他們共同開發(fā)出用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電子活動(dòng)的技術(shù)。這一成果已在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Cell上發(fā)表，引起了廣泛的關(guān)注。

這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)，不僅揭示了細(xì)菌如何利用外部電子傳輸維持生命活動(dòng)，還為未來(lái)的技術(shù)發(fā)展提供了新思路。在廢水處理和生物制造過(guò)程中，通過(guò)調(diào)控電子轉(zhuǎn)移，可以提升系統(tǒng)的效率。這一機(jī)制還可能被用于結(jié)合可再生電力捕獲二氧化碳，為綠色技術(shù)的發(fā)展提供生物基礎(chǔ)。這種類似于植物光合作用的機(jī)制，為生物技術(shù)與能源系統(tǒng)的結(jié)合開辟了新的途徑。

這一發(fā)現(xiàn)還可能推動(dòng)新型生物傳感器的發(fā)展。這類傳感器能夠在無(wú)氧環(huán)境中運(yùn)行，適用于醫(yī)學(xué)檢測(cè)、環(huán)境污染監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域。甚至在未來(lái)的深空探測(cè)任務(wù)中，這種傳感器也可能發(fā)揮重要作用，開啟智能生物電子技術(shù)的新篇章。