SciTechDaily报导,这项研究近日发表于《Cell》期刊,现代大多数生物仰赖氧气代谢以释放能量,而早于人类与植物出现的细菌,则演化出其他在缺氧环境下也能存活的方式,例如海底热泉或人体肠道中的环境。

研究团队发现,有些细菌会使用一种天然存在的化合物—萘醌(naphthoquinones),将体内的电子传输到外部导电物质,就像电池放电一样,产生电流以获取能量。

研究作者、莱斯大学博士生昆度(Biki Bapi Kundu)指出:「这种呼吸方式虽然简单,却非常巧妙,萘醌就像分子快递员,帮助细菌把电子送出细胞,继续分解食物并产生能量。」

研究团队并与加州大学圣地牙哥分校(UCSD)合作进行电脑模拟,证实细菌在缺氧但有导电表面的环境中,仍可顺利生长并发电。后续实验也显示,将细菌放置在导电材料上,它们仍可持续活动、等于透过表面「呼吸」。

这项发现为了解细菌多样的代谢策略开启新篇章,为多项应用技术打下基础:

废水处理与生物制程:可透过导电细菌平衡电子,提升系统效率
可再生能源应用:未来或能模拟植物光合作用,以细菌吸收二氧化碳并转化电能
医疗与环境感测:在缺氧环境中使用的生物电子感测器,如深海探测或太空探索


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