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微生物的導電功能再獲力證

  • 發佈時間:2014-10-21 02:31:19  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  科技日報訊 (記者房琳琳)十年前,馬薩諸塞大學阿姆赫斯特分校的微生物學家德里克·萊吾利和他的同事曾提出,一種名為“地桿菌屬(Geobacter)”的微生物能夠産生細微的電流導線(即微生物奈米導線),但這一科學假設長期以來陷入爭論和質疑之中。現在,新的成像技術為該假設提供了比以往任何時候都強的證據。

  萊吾利團隊在最新一期的《自然·奈米科技》雜誌上報告稱,他們用靜電驅動顯微鏡(EFM)證明,電荷確實會沿著微生物的奈米導線蔓延,正如電子能在高導電性人工材料碳奈米管中流動一樣。

  EFM是用來展示電子如何在材料中運動的。馬塞諸塞大學物理學家尼克希爾·馬爾萬科、斯貝爾·愛貝瑞·耀歆和馬克·托米尼與萊吾利合作得出了這一發現。“當我們將電子注入到微生物奈米線的一個點,整個燈絲被點燃了,因為電子沿著奈米導線在傳播和蔓延。”馬爾萬科説。

  現在在太平洋西北國家實驗室工作的耀歆補充説:“這種現象與你在碳奈米管或者其他高導電性奈米合成材料中看到的相同,連電荷的密度都可以與之媲美。這是EFM成像技術第一次應用在生物蛋白質學科上。”

  據介紹,地桿菌屬奈米導線是一種蛋白質絲狀物,它能夠像金屬狀複合物導線一樣傳遞電子,但這個假設始終受到質疑。“這種物質的導電性在不同的溫度和酸鹼度的變化中都能被清晰地看到,但是仍然有很多生物學家對此表示質疑。”據物理學家組織網10月20日(北京時間)報道,為了增加對假設的支援,萊吾利的實驗室調整了奈米導線的結構,移除了芳香族氨基酸,反而受到了更多的質疑。但是EFM最終不負眾望,提供了關鍵證據。

  萊吾利説:“奈米導線能讓地桿菌屬在土地中的鋼鐵或其他材料中生存,能極大地改變土壤的化學組成,在環境凈化中扮演非常重要的角色。奈米導線是地桿菌屬微生物的關鍵組成部分,這種微生物在適應微生物感測器和生物電腦設備中,具有與眾不同的能力。”

  托米尼説:“這個發現為蛋白質層面的奈米電子學提供了全新的發展機會。”

  萊吾利和同事的微生物奈米導線,是一種潛在的綠色電子部件,用全新的無毒材料製成。目前正在開發的一個應用是,將地桿菌屬微生物放到電導體中來探測環境污染物。另一個則是研發基於這種微生物的微生物電腦。

  總編輯圈點

  前不久剛剛揭曉的2014年度諾貝爾化學獎授予兩名美國科學家以及一名德國科學家,以表彰他們突破了長久以來約束光學顯微成像技術發展的某個物理極限值。放大微小物體幫助人類窺見微觀世界一直是科學家孜孜不倦的追求目標,這一次,新的成像技術為陷入爭論和質疑的微生物導電功能帶來曙光,讓人們對微生物奈米導線的應用再次燃起新的希望,只是想要將之真的付諸實踐,恐怕新證據只是“萬里長征”的第一步,期待未來新的導電生物體給我們帶來更多驚喜。

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