细菌世界也有“电缆”

【字体: 时间:2023年04月20日 来源:Nature Communications

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  一项新的研究表明,在无氧海底,无数其他细菌聚集在电缆细菌周围,看起来像在跳舞。它们显然是把电缆细菌当做氧气的生命线。

  
   

Bacteria flock around a cable bacteria, until the cable is cut    

你可以在视频中看到电缆细菌周围的舞蹈。请注意,当电缆细菌在大约3秒的时候被激光切割时,聚会的性质完全改变了:小细菌离开电缆,更缓慢地移动到电缆的右侧,那里电缆已经失去了与氧气的电连接。奥胡斯大学电子微生物学中心的研究人员。该中心的工作重点是解开电缆细菌如何工作的奥秘。

电缆细菌是一种厘米长,呈电线状的细菌,内部装有电线,在泥泞的海床上富氧和无氧“死亡”区之间传输电子。

博士生Jesper Jensen Bjerg坐在维也纳大学的实验室里,通过测量细菌细胞色素蛋白中存在的电子数量的差异,努力跟踪电缆细菌中电子的传输。(这种蛋白质对细胞的能量代谢很重要。)“当我变得越来越不耐烦时,我突然在显微镜下发现了意想不到的事情:数百种不同的细菌聚集在无氧环境下的电缆细菌周围。看起来他们在跳舞,玩得很开心,”现在CEM博士后的Jesper Jensen Bjerg说。后来他发现,当他用激光切割电缆上的细菌时,派对停止了。

多年的努力

他的发现促使澳电的研究人员花了数年时间来解释这一现象。他们现在已经在《Nature Communications》杂志上发表了他们的初步结果。有趣的不是细菌的聚会文化,而是电缆细菌和它们的小邻居之间发生的化学/物理变化,以及它们每个人从相互作用中得到了什么。

“较小的细菌都是好氧的,也就是说,它们需要氧气,它们显然受益于将电子转移到电缆细菌,从而获得与氧气的电连接。但我们还不知道电子实际上是如何转移到电缆细菌的。我们不知道这是如何影响电缆细菌的。这对他们有益还是有害?还是说这对他们一点关系都没有?”CEM副主任Andreas Schramm教授说。

还有很多问题

然而,研究小组已经表明,小细菌代谢活跃,当它们接近电缆细菌时,它们细胞中的细胞色素更容易氧化(换句话说,释放电子)。这意味着小细菌正在进行细胞外电子转移(EET)。

研究人员自己在他们的科学文章中列出了一些问题:

  • 这些相互作用在海底有多广泛和重要?

  • 哪些特定的分子介导了相互作用,它们在两边的细胞中是如何以及在哪里被处理的?

  • 电缆细菌中有多少电流来自它周围的细菌群,这些细菌群能从电缆细菌原本可以获得的能量中获得多少?

  • 这种相互作用对索菌是有益的还是有害的,是否以某种方式加以控制?

  • 在自然沉积物环境中,是否与其他非活动细胞相互作用?电缆细菌提供的通向氧气的电捷径所刺激的微生物过程的全部面板是什么?

Cable bacteria with electric connection to oxygen attract flocks of diverse bacteria

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