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        發(fā)電的細(xì)菌可以幫助推動(dòng)未來(lái)的太空任務(wù)嗎
        
			
        
				2019-04-12 10:19:22
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        人類(lèi)不是唯一利用電力的人。一些細(xì)菌也通過(guò)產(chǎn)生從其表面如導(dǎo)線延伸以在距離上傳輸電子的結(jié)構(gòu)來(lái)做到這一點(diǎn)。現(xiàn)在，美國(guó)宇航局位于加利福尼亞硅谷的艾姆斯研究中心的科學(xué)家正在探索這一現(xiàn)象，看看他們是否可以利用這些特殊微生物來(lái)執(zhí)行未來(lái)太空任務(wù)的基本功能 - 從發(fā)電到處理廢水或生產(chǎn)藥物。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)射到國(guó)際空間站，研究人員將看到微生物在太空中的作用是否與在地球上的作用相同。
        

        發(fā)電的細(xì)菌可以幫助推動(dòng)未來(lái)的太空任務(wù)嗎
        

        為了了解這種被稱(chēng)為Shewanella oneidensis MR-1的細(xì)菌的罕見(jiàn)能力，你必須知道周?chē)苿?dòng)的電子與生命有什么關(guān)系。電子從一個(gè)分子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)分子對(duì)于所有生物都是必不可少的，因?yàn)樗梢援a(chǎn)生生存所需的能量。人類(lèi)依賴(lài)氧氣的一個(gè)原因是，我們細(xì)胞內(nèi)的這種能量產(chǎn)生鏈反應(yīng)是通過(guò)將電子轉(zhuǎn)移到氧分子來(lái)提供動(dòng)力的。其他能吸氧的東西也是如此，包括Shewanella。但是，這種微生物的特殊之處在于它還有一個(gè)備用系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境氧氣含量低時(shí)它會(huì)啟動(dòng)。Shewanella保持冷靜，并通過(guò)使用鐵和錳等金屬來(lái)產(chǎn)生能量。
        

        由John Hogan和Michael Dougherty領(lǐng)導(dǎo)的Ames太空生物科學(xué)部門(mén)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)一直在研究Shewanella，以更好地了解它如何實(shí)現(xiàn)這一電子改組的壯舉。一種方法是通過(guò)生物膜的形成。在生物膜中，許多單個(gè)細(xì)菌粘在一起，沿著表面形成薄膜。生物膜的常見(jiàn)例子是牙醫(yī)清潔牙齒的牙菌斑和浴室里的肥皂渣。
        

        Shewanella通常在含金屬的表面(例如巖石)上形成生物膜。細(xì)菌可以使用從外表面延伸的非常薄的附屬物(稱(chēng)為細(xì)菌納米線)與巖石中的金屬分子直接接觸。它們非常薄 - 大約10納米，比人類(lèi)頭發(fā)薄約10,000倍。就像電線從插座上傳輸電力給手機(jī)充電一樣，從細(xì)菌的角度來(lái)看，它們可以長(zhǎng)距離傳輸電子?？茖W(xué)家認(rèn)為，這些生物也可以使用納米線相互連接，將電子傳遞給社區(qū)的其他成員。
        

        這些卓越的能力激發(fā)了研究人員如何使用它們。隨著人類(lèi)進(jìn)一步進(jìn)入太陽(yáng)系，宇航員將需要更長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)自己資源的方法。Shewanella等細(xì)菌的潛在應(yīng)用包括開(kāi)發(fā)用于太空和地球的微生物燃料電池等技術(shù)。例如，在廢水處理中，這些燃料電池使用Shewanella等微生物來(lái)消耗廢水中的有機(jī)廢物，同時(shí)收獲它們產(chǎn)生的電力以幫助處理系統(tǒng)本身。
        

        作為第一步，Ames團(tuán)隊(duì)正在第15次SpaceX貨物再補(bǔ)給任務(wù)中向空間站發(fā)起一項(xiàng)名為Micro-12的實(shí)驗(yàn)，以研究Shewanella如何在減少太空重力的情況下改變。他們將檢查它是否能夠以與地球相同的速率傳輸電子，以及它形成生物膜的方式是否受到影響。所收集的數(shù)據(jù)將幫助NASA了解這些生物在那里生長(zhǎng)所需的東西以及我們?nèi)绾文軌蛟谔罩惺褂盟鼈?，為未?lái)的生命支持系統(tǒng)和長(zhǎng)期人類(lèi)進(jìn)入太陽(yáng)系的任務(wù)奠定基礎(chǔ)。
        
			

			
          
        
			
        
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