Революция. Ученые нашли бактерию, которая способна превращать воздух в электричество

9 марта, 14:56
Бактерия может генерировать электричество с помощью специального фермента (Фото:I’m Vader1941)

Бактерия может генерировать электричество с помощью специального фермента (Фото:I’m Vader1941)

Международная группа ученых выяснила, что Mycobacterium smegmatis выделяет фермент, способный преобразовать атмосферный водород в источник энергии.

Фермент, получивший название Huc, используется микобактерией для извлечения энергии из воздуха, что позволяет ей выживать в экстремальных условиях с низким содержанием питательных веществ.

Видео дня

Изучив фермент, исследователи пришли к выводу, что нашли новый источник энергии, который можно использовать для питания небольших портативных электрических устройств. Но возможно, этим его потенциал не исчерпывается.

«Когда вы снабжаете Huc более концентрированным водородом, он производит больше электрического тока, — пишут они. — Это означает, что вы можете использовать его в топливных элементах для питания более сложных устройств, таких как смарт-часы или смартфоны, компьютеры и, возможно, даже автомобили».

M. smegmatis — непатогенная быстрорастущая бактерия, часто используемая в лаборатории для изучения структуры клеточной стенки ее близкой родственницы, вызывающей туберкулез, Mycobacterium tuberculosis. Давно известно, что M. smegmatis, обычно встречающийся в почве по всему миру, преобразует следы водорода в воздухе в энергию. Таким образом микроб может выжить в самых суровых условиях, включая антарктическую почву, вулканические кратеры и глубины океана, где мало необходимых для жизнедеятельности веществ.

Но как M. smegmatis это делает, до сих пор оставалось загадкой.

Чтобы исследовать этот процесс, ученые сначала выделили фермент Huc с помощью хроматографии — лабораторного метода, который позволяет разделять вещество на компоненты.

Затем они исследовали атомную структуру фермента с помощью криоэлектронной микроскопии. Так они смогли увидеть атомную структуру фермента и электрические пути, которые он использует для переноса электронов.

Команда обнаружила, что у Huc есть структура, называемая активным центром, которая содержит заряженные ионы никеля и железа. Как только молекулы водорода (состоящие из двух протонов и двух электронов) попадают в активный центр, они оказываются в ловушке между ионами никеля и железа и теряют свои электроны. Затем фермент посылает эти электроны потоком, чтобы генерировать ток.

«Если мы иммобилизуем Huc на электроде, электроны могут войти в электрическую цепь с поверхности фермента и генерировать ток», — пишут авторы исследования.

Дальнейшие эксперименты показали, что выделенный фермент Huc может храниться в течение длительного времени и выдерживать замораживание и нагревание до 80 °C. Этот фермент активизируется при сверхмалых концентрациях водорода — всего 0,00005% от той, что есть в воздухе.

Исследователи говорят, что эти свойства, наряду с распространенностью микроба и способностью к легкому выращиванию, могут сделать фермент идеальным кандидатом на роль источника энергии в органических батареях.

poster
Дайджест главных новостей
Бесплатная email-рассылка только лучших материалов от редакторов NV
Рассылка отправляется с понедельника по пятницу
Показать ещё новости
Радіо NV
X