Микробы на электричестве

Несмотря на всю свою кажущуюся простоту, археи и бактерии обладают способностями, которые не снились и лучшим из супергероев. Речь, конечно, не о телепортации и антигравитации, а о возможностях получать энергию из таких источников, которые совершенно недоступны другим организмам: из серы и муравьиной кислоты, и даже… из электричества. Эту суперспособность изучила недавно команда гарвардских биологов во главе с Питером Джиргисом (Peter Girguis).

Объектом исследования стали весьма многогранные бактерии Rhodopseudomonas palustris. С точки зрения биохимии они ? настоящие супермены, способные в разных условиях кардинально перестраивать свой метаболизм, переключаясь между разными его типами: фотоавтотрофным (как у растений), фотогетеротрофным и хемоавтотрофным (как у некоторых бактерий), хемогетеротрофным (как у животных).

Стоит сказать, что для всех форм жизни и разных типов метаболизма электроны важны не менее, чем для течения тока: участвуя в окислительно-восстановительных реакциях, они обеспечивают не только превращение веществ, но и выработку энергии клеткой. Исследованный Джиргисом с коллегами штамм R. palustris TIE-1 необычен и в этом. В отличие от подавляющего большинства организмов, он способен получать и отдавать электроны на вещества, находящиеся не только в растворе, но и в твердой фазе. Например, обычное железо.

Поместив бактерии прямо на подключенный электрод, ученые показали, что они могут забирать с него электрон и, передавая его на молекулу углекислого газа, вырабатывать энергию. Дополнительные исследования вывели авторов и на ген, ответственный за 2/3 способностей R. palustris улавливать свободные электроны. Активируясь под действием солнечного света, ген производит белок RuBisCo, который осуществляет захват электронов и их перенос на углекислый газ.

Кстати, ранее уже звучала смелая идея превратить культуру клеток R. palustris в живой аккумулятор, независимый от сетей источник энергии. Джиргис и его соавторы не уверены в эффективности такого подхода, зато предлагают другой вариант использования этих уникальных бактерий, сконструировав из них «живые фабрики» для промышленного синтеза, скажем, фармпрепаратов. Как и положено фабрикам, питаться они будут, в основном, от проводов.