通過顯微鏡看到，海洋細(xì)菌希瓦氏菌的合成版本與碳電極發(fā)生互動

湯姆-克拉克博士正在東安格利亞大學(xué)進行研究的希瓦氏菌

湯姆-克拉克博士正在東安格利亞大學(xué)進行研究的希瓦氏菌

生物電池可以用來為手機充電器提供電能

新浪科技訊 北京時間3月28日消息，據(jù)國外媒體報道，用細(xì)菌制成的電池很快將會為我們的電子產(chǎn)品提供電能。科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以把細(xì)菌體表蛋白生成的能量收集起來，作為電能。這項重大突破將會導(dǎo)致由細(xì)菌產(chǎn)生的清潔電流，或稱“生物電池(bio batteries)”誕生。

該研究成果發(fā)表《美國國家科學(xué)院院刊》上，它顯示，細(xì)菌接觸到金屬或者是礦物質(zhì)時，它們體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)就會生成電流，并通過細(xì)胞膜流出體外。這意味著可以把細(xì)菌直接“束縛”到電極上，這一發(fā)現(xiàn)表明我們又向成功制出高效微生物燃料電池邁進了一大步。研究人員制成海洋細(xì)菌希瓦氏菌的合成版本，他們僅采用了被認(rèn)為是這種細(xì)菌用來把電子從巖石上轉(zhuǎn)移到體內(nèi)的蛋白。然后他們把這些蛋白質(zhì)嵌入到一層層泡囊中，這些是微小的油脂(脂肪)囊，例如組成細(xì)菌膜的那些物質(zhì)。隨后他們對電子在細(xì)菌體內(nèi)的給電子體和體外用來提供礦物質(zhì)的一塊金屬之間的傳輸情況進行檢測。

英國東安格利亞大學(xué)的生物學(xué)家湯姆-克拉克博士說：“我們知道細(xì)菌能轉(zhuǎn)移金屬和礦物質(zhì)里的電子，這種互動主要取決于細(xì)菌體表的特殊蛋白。但是目前我們還不清楚，這些蛋白是直接還是間接通過環(huán)境中一種我們不知道的介質(zhì)做到這些的。我們的研究顯示，這些蛋白質(zhì)能夠直接‘接觸’礦物質(zhì)表面，并產(chǎn)生電流，這表明細(xì)菌可能是依附在金屬或者礦物質(zhì)表面，通過它們的細(xì)胞膜傳導(dǎo)電流的。事實上這是我們第一次觀測到細(xì)菌細(xì)胞膜的組成成分是如何與不同物質(zhì)發(fā)生互動的，并首次了解了金屬和礦物質(zhì)在細(xì)胞表面發(fā)生的互動存在多大差異。這些細(xì)菌展現(xiàn)出作為微生物燃料電池的巨大潛能，它們可以通過分解家庭或者農(nóng)業(yè)廢料產(chǎn)生電流。”

克拉克說：“另一種可能性是把這些細(xì)菌當(dāng)作電極表面的微型工廠，電極通過這些蛋白質(zhì)提供的電能促使細(xì)胞內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?？茖W(xué)家已經(jīng)清楚，細(xì)菌會對礦物質(zhì)和金屬產(chǎn)生影響，但這是首次證實它們可以直接釋放電流。在這方面可能有其他種類的細(xì)菌比我們當(dāng)前采用的細(xì)菌做得更加出色。未來的生物電池將在沒有太陽能的黑暗環(huán)境下特別實用，這是因為它們能在震后的偏遠(yuǎn)地區(qū)或者是海洋深處持續(xù)工作?！?

美國太平洋西北國家實驗室的生物化學(xué)家、研究人員史梁(Liang Shi)說：“我們研制了一種獨特系統(tǒng)，這樣我們就能模擬細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移過程。我們測量的電子轉(zhuǎn)移率快的令人難以置信，這種速度足以支持細(xì)菌的呼吸作用?！备鼮橹匾氖?，這一發(fā)現(xiàn)還有助于我們了解碳是如何在大氣層、陸地和海洋之間循環(huán)的。史梁說：“當(dāng)有機物通過化學(xué)反應(yīng)致使鐵減少時，會釋放出二氧化碳和水。而把鐵作為一個能量源時，細(xì)菌會把二氧化碳組合成食物。如果我們了解電子轉(zhuǎn)移，我們就能弄明白細(xì)菌是如何控制碳循環(huán)的?！?孝文)