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標題: 科學家發現全新導電微生物 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2025-5-19 08:51 PM 標題: 科學家發現全新導電微生物

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　　如果未來的電線不再由金屬構成﹐而是由活的細菌組成。最近﹐美國奧勒岡州立大學的研究團隊在泥灘中發現了一種全新的細菌﹐名字叫做Ca. Electrothrix yaqonensis(可暱稱為YB6)﹐它不只具備驚人的導電能力﹐還可能是目前最特別的一種「電纜細菌」﹐這項研究發表於《應用與環境微生物學》(Applied and Environmental Microbiology)。
　　Ca. Electrothrix yaqonensis屬於電纜細菌(cable bacteria)的一員﹐一群在環境微生物學中極為特殊的存在。不同於大多數細菌只在單個細胞內或細胞與外部環境間進行電子轉移﹐電纜細菌能在由數百甚至上千個細胞組成的絲狀體內﹐長距離傳輸電子﹐距離可達數公分﹐這在微生物世界中是極其罕見的能力。
　　這種傳導是透過細胞內部的導電纖維完成的。這些纖維像一組組微型電線﹐內嵌於細胞的周質空間﹐裡頭含有一種稱為NiBiD輔因子的特殊金屬蛋白複合物﹐其中的「鎳」金屬成分被認為是電子傳導的關鍵。這些細菌的代謝方式也非常與眾不同。牠們生活在富含硫化物的沉積物中﹐能將位於沉積物深處產生的電子﹐沿著絲狀體一路傳送到地表﹐再透過氧氣或硝酸鹽完成電子釋放。整條細菌絲狀體就像一根跨越泥沙的「生物電纜」。
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　　在這次研究中﹐科學家發現的YB6品系﹐不僅具有典型電纜細菌的導電能力﹐還展現出與眾不同的形態與遺傳特徵。在外觀上﹐YB6與其他電纜細菌相比﹐脊狀結構不但更寬﹐排列方式也更為奇特。許多似乎呈螺旋狀環繞著整條細菌體﹐這種造型在其他電纜細菌中極為罕見。此外﹐YB6還會產生大量透明﹑像薄膜一樣的外鞘﹐將整條細菌絲體包覆其中。這些外鞘本身不導電﹐但可能對細菌有保護作用﹐或與牠們的移動方式有關。導電能力方面﹐YB6完全不輸給已知的電纜細菌。透過電學測量與拉曼光譜分析﹐研究人員確認YB6也擁有經典的NiBiD輔因子並能高效進行氧氣還原反應。
　　電纜細菌過去被歸為兩個屬﹕Ca. Electrothrix(偏鹹水環境)與Ca. Electronema(偏淡水環境)。但YB6的基因竟然同時帶有這兩個屬的代謝與結構基因特徵﹐宛如一個「混血兒」。這種混合基因現象﹐不只挑戰了過去電纜細菌分類的清楚界線﹐也暗示YB6可能是Ca. Electrothrix屬的一個早期分支﹐或者是介於兩屬之間的關鍵演化節點。
　　這種複雜的基因組組成也可能與YB6所處的特殊環境有關。他們生活的環境是一個潮汐交錯﹑鹽度變化大的河口區域﹐也許正是這種環境壓力﹐促成了細菌基因組的多樣化與「兼容性」。當然會導電的細菌不只電纜細菌。最為人熟知的還有地桿菌(Geobacter)也是。不過﹐兩者的導電機制差異極大。地桿菌是單細胞細菌﹐靠外部延伸的奈米導線來傳輸電子。電纜細菌則是多細胞連接的絲狀體﹐其電子在內部導電纖維中流動。換句話說﹐一個是「把電線拉到外面」﹐一個則是「在身體內部裝滿電線」。
　　雖然這隻細菌目前還不能在純實驗室條件下完整養殖﹐但這項發現仍具有非常大的潛力。它告訴我們﹕在泥土或水底的世界裡﹐存在著能自己傳電子的活細胞﹐它們不需要金屬﹑不需要電線﹐就能構成天然的「電力系統」。

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