奇特细菌群能以电子形式共享能量

据英国新科学家杂志报道，在美国马萨诸塞州的实验室，研究人员发现一种非常奇特的共生细菌群体，这些细菌属于两种不同的物种，它们彼此离开则无法生存，并且它们生长出生物丝线，以电子形式共享能量。  

美国马萨诸塞州大学微生物学家德里克-洛维利(Derek  Lovley)说：“它们可以仅通过生物丝线彼此连接在一起，我认为这是迄今观察到最惊人的微生物学现象。”  

洛维利和研究同事培育出两株细菌群，它们需要彼此促进生长。铁还原细菌(Geobacter  metallireducens)能够分解乙醇产生能量，但它们仅能做到这一点，好像它们可以在某处释放多余的电子；硫磺还原细菌(Geobacter  sulfurreducens)无法分解乙醇，却能接受电子。  

 

因此，洛维利和同事扎拉斯-萨默斯(Zarath  Summers)在一起开始培育9个细菌培养基，并等待实验结果。他们猜测这两种细菌能够协作，并完全分解乙醇，使用氢作为化学传输器，铁还原细菌将多余的电子传输至硫磺还原细菌。  

研究人员发现一种非常奇特的共生细菌群体，这些细菌属于两种不同的物种，它们彼此离开则无法生存，并且它们生长出生物丝线，以电子形式共享能量。

最初实验显示，这两种细菌的结合概率非常低，它们消耗非常少的乙醇，但经过几个月，出现了一些奇特的现象。在液体培养基中形成红色块状结构，这些细菌发生变异，目前产生细胞色素——一种红色蛋白质。细胞色素通过两种细菌所产生的“纳米丝线”，可在这两种细菌之间控制电子传输。  

研究小组猜测铁还原细菌直接将电子传输给硫磺还原细菌的过程中，可能不需要氢作为中介化学物质，他们“创造”一种基因可帮助细菌消耗氢，并促使再次循环。如果氢作为电子“传播体”，两种细菌最终都将死亡。相反，大约数周之后新细菌群培育中出现了细胞色素变异，氢最终消失，在新的共生细菌群中不需要氢即可实现电子传播。  

为了进一步确定这两种细菌之间的单一电子交换现象，研究人员对其它几种基因进行了控制操作，他们在硫磺还原细菌中培育一种可生成细胞色素的基因，红色块状结构并未形成，该细菌群也无法分解乙醇。他们进一步增强了这种细胞色素基因，在数周之内该变异的细胞色素才出现。  

研究小组认为，这两种细菌生活在电共生环境，它们彼此处于反应之中，需要分解它们的食物和乙醇。为了接通彼此并完成反应，它们必须共享电子。期间它们通过产生微小电子丝线，并彼此连接在一起，从而实现了这一反应过程。  

美国洛杉矶市南加州大学环境微生物学家肯-尼尔逊(Ken  Nealson)说：“这项研究具有深远意义，例如：人体内的细胞是否可以像这些细菌连接，共享能量？这对于疾病诊断和治疗有何意义？许多人都相信细菌之间存在彼此交流的特殊机制，但没有人会想到它们是通过电子进行交流连接的。”