細菌電池，咁唔可能？

掃描式電子顯微鏡下的沼澤紅假單孢菌。比例尺長度為3微米。 (Girguis et al, 2014)

原文作者/ Lisa Winter (I Fucking Love Science)   

翻譯改寫/ Gilver    原文連結 Scientists Reveal How Microbe 'Eats' Electricity

某些微生物看似簡單，卻能從一些極端來源中獲取能量，例如硫磺、甲酸和礦物。而現在哈佛大學 Peter Girguis 的研究團隊發現了一種細菌，竟然能從環境中汲取電子、作為能量來源。這項研究成果發表在2014年的Nature Communications。(連結請點我)

「沼澤紅假單胞菌」(Rhodopseudomonas palustris )是一種革蘭氏陰性菌，它的特別之處在於能夠依據所處環境的不同，調整獲得能量的方式。它能夠倚賴光能行使自營和異營生活，也能利用化學能進行自營或異營生活。不過，這種彈性調整能源獲取方式的特色卻造成了微生物學家的困惑。有鑑於此，Girguis的研究團隊著眼在光能代謝模式的研究，進而找到了一些答案。

對於多數的生物來說，電子是他們體內不可或缺的能量貨幣，透過氧化還原反應，電子能夠在電子提供者(electron donor)和電子受體(electron acceptor)之間互相傳遞。然而，對一般生物而言，電子傳遞得在溶液中進行，但在圖中這種TIE-1品系的沼澤紅假單孢菌，卻可以透過細胞外電子傳遞途徑，從固態物質取得電子、獲得能量。至今，這個細胞代謝過程的機制仍然是個謎。

在過去，科學家認為這些細菌係經由鐵獲得電子，但在了解它們的代謝途徑後，Girguis 表示鐵並不必然是它們的唯一選項。研究指出，當這些細菌直接暴露在電極旁，它們就能從電極上頭取得電子，並以二氧化碳作為電子受體以獲得能量。而在後續的實驗中，Girguis 找到了主要負責獲取電子的基因 Rpal，缺少這個基因的細菌會喪失66% 獲取自由電子的能力。

RuBisCo (核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶) 是種在生物學領域中相當重要的蛋白質，在自然界裡，RuBisCo是植物行光合作用、將大氣中的無機碳固定下來的重要工具；而對沼澤紅假單胞菌而言，它也同樣利用這種蛋白質，把二氧化碳轉變成自己需要的儲能物質。在陽光的活化之下，製造這種蛋白質的基因被啟動，並開始從環境中汲取電子。不過，細菌所需要的電子來源，也就是鐵質都存在陽光照射不到的地下。科學家發現：當細菌身處在沉積物的表面時，它們能夠從地上、地下各取所需，在光的照射之下，它們就能從下方的沉積物汲取電子。

雖然現在這些細菌被認為可以用來製造電池，但Girguis並不確定它們是否會成為有效的能量來源。他反而是注意到它們有很大的機會能夠應用在醫藥工業中，用以製造一些他們有興趣的、且僅憑電力供應就能製造的東西。

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