活体“导线”阐述神秘的海床电流.PDF

活体 “导线”阐述神秘的海床电流 位于海床内神秘电流的面纱终于被揭开了。 来自奥胡斯大学的研究人员近日惊 奇的发现一种携带活体“导线”的细菌。 每一个厘米级别长的“导线状细菌” 包含一组从头至尾相互绝缘的细丝。 导线状细菌揭示海床电流 通常来说，电流和海水是无法相容的。因此，当来自奥胡斯大学的研究人员几年 前发现在海床内存在生物体间的电流信号时，所有人都非常的惊奇。从那时候起， 他们一直在探索相关的机理和解释。近日，他们同美国南加利福利亚大学合作者 一起将必威体育精装版的研究结果发表在新一期的《自然》期刊上。 奥胡斯大学博士研究生Christian Pfeffer 指出：“我们的实验显示，在海床内的电 流偶合一定是来自于细菌构建的固态结构。” 另外，他还指出，可以用一根细的金属导线水平切割海底层，进而消除这些细菌 间的电流信号，就像一个挖掘机铲断了我们的电线一样。 通过电子显微镜，研究人员发现了一类迄今为止从未报道过的多细胞连接的长体 细菌。这些细菌在研究人员测量电流总会出现。 “当我们揭开这个细菌的内部结构，发现一组整体排列的细线状的丝包埋在一层 细胞膜内，这种有条不紊的排布让我们难以置信。”奥胡斯大学 Nils Risgaard-Petersen 如此说道。 数千米的活体导线 直径比头发丝还细一百倍的这些细菌浑身被相互绝缘的细丝包裹，其结构非常类 似于我们日常生活中见到的电缆线。 “如此独特的相互绝缘的生物导线看起来视乎很简单，但在纳米程度上却是超乎 寻常的复杂，”奥胡斯大学博士研究生宋杰指出。 在这个项目中，他用纳米手段 成功的绘制出这个导线细胞的电学分布图。 进一步的测量确认了这些生物体细丝存在特殊的电学性能，但是至于这些细丝是 如何传导电流的仍然不得而知。 在一片未经开采过、大约一平方米范围内的海床上，就能发现上万公里长的导线 状细菌。这些拥有导电功能的细菌将有利于海床内腐化过程中的能量交换。 不同于其他已知的生物体形式，这些导线状的细菌即使在伸长到无氧的海床区域 也同样保持着高效的氧化反应过程。 它仅仅要求菌体一端能够连接到由海水中 氧渗透而来的顶层几十厘米的有氧区域。 这种氧化反应过程就是一个把海底物 种电子传递给氧气的过程，而其间，这种细菌通过内部细丝支配着超过厘米级别 长的电流信号。但是,对于脆弱的细菌来说，微小的干扰都很容易导致致命的导 线破裂。 生物学意义探索 负责研究这个项目的奥胡斯大学教授Lars Peter Nielsen 说：“一方面，这看起来 似乎不可思议的，但另一方面，这的确是切实可行的。” 通过国际间的多项合作，这些奥胡斯大学的研究人员已经能够更加清晰的解开这 些新奇而有趣的谜团。从分子层面上正确理解这种生物电的机理将有助于解释这 种导线状细胞在地球变迁历史中的作用和行为。 在接下来进一步的研究，他们将会逐步探索这种新奇的生物电行为能否也可以被 人类作为一种新的电学器件来利用。 发表在Nature 上相关文章信息: “Filamentous bacteria transport electrons over centimetre distances” by Christian Pfeffer, Steffen Larsen, Jie Song, Mingdong Dong, Flemming Besenbacher, Rikke Louise Meyer, Kasper Urup Kjeldsen, Lars Schreiber, Yuri A. Gorby, Mohamed Y. El-Naggar, Kar Man Leung, Andreas Schramm, Nils Risgaard-Petersen Lars Peter Nielsen. DOI:10.1038/nature11586 连接: 高清图片和报道的中文版，德文版和丹麦语版可以从网站链接 http://scitech.au.dk/en/current-affairs/levende-kabler-forklarer-gaadefulde-elektrisk e-stroemme/下载。 图片信息： 1：海底淤泥中的导电细菌。（来源：董明东，宋杰，Nils Risgaard-Petersen） 2：四个导线状细菌的切片图。每一个细菌的表层细胞膜下包埋了15 根细丝。（来 源：Karen E. Thomsen ） 3 ：从海床层细小的间隙中清晰的展示了无数的导线状细菌。电流通过这