了不起的希瓦氏菌，清潔與發電兩不誤！

材料牛注：微生物世界有著無限可能，經加州大學圣芭芭拉分校的研究團隊修飾的希瓦氏菌，既能清潔污水，又可產生電能。今天小編帶你進入希瓦氏菌的世界一探究竟。

希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）是重金屬的忠實粉絲。它可以清潔污水中的鐵鉛汞元素，甚至用來發電。加州大學圣芭芭拉分校（UCSB）的研究人員對細菌進行了化學修飾，增強其發電能力，為污水處理廠開啟了另一扇“治水發電”的大門。

于 1988 年被分離出來的希瓦氏菌，是以紐約州最大的奧奈達湖而命名的。其細胞中的帶電蛋白質，對它的“呼吸”至關重要。為了更好地利用細菌的這一發電特性（新陳代謝的一部分），研究團隊開發出了一種名叫“DSFO+”的合成分子 —— 雖然改變了細菌的細胞膜，但因為帶鐵，所以仍然可以發電。

在希瓦氏菌的兩個突變菌株的測試中，研究小組發現 DSFO+不僅可以完全取代天然的電流傳導蛋白，而且能夠提高微生物產能的效率。

論文合著者 Guillermo Bazan 表示：“我們構建的蛋白質替代分子修飾細胞膜，使其通過電子傳遞到膜表面促進呼吸。這種發電的竅門讓我們有機會以前所未有的方式研究微生物物種的行為。”

通常，科學家們對有機體進行基因修飾，是一個相當復雜的過程，還得通過各種手段防止微生物從實驗室“逃逸”到野外，因此基因修飾技術很難應用于現實中。另一方面通過化學方式改造的這種希瓦氏菌，其“影響”則相對有限。每經過一次繁殖，DSFO+ 的含量就會被稀釋掉一部分，并最終恢復到“初始狀態”。

聯合主編Nathan Kirchhofer說：“很少有人從化學修飾的角度去考慮，我們實際上只是給細菌添加了一個外部代理，幫助細菌進行新陳代謝。據我們所知，這是第一次被證實。”

除了更有效地產生能量，DSFO +還可以用作電力適配器，為人工系統收獲產生的電能。在它們的天然狀態下，細菌（如：希瓦氏菌）不能與電極連通，但是這種合成分子則有可能。最終，微生物不僅可以用于分解廢水中的污染物，而且在該過程中還能產生一定的電能。

同時，研究人員希望使用改良的細菌來研究物種的內部過程，這可能帶來進一步的突破和新的應用。

“一個想法是移除電子，這是常見的，很容易實施，”Bazan說。 “但是，如果我們提供電子來進行化學反應，會發生什么呢？我們可以通過電子信號來監測微生物的健康嗎？如果我們在生物體中放入一種藥物，它將如何影響它的代謝？如果我們給微生物施壓， 它如何呼吸？如果它是在一個微生物群落，它們會發送電子信號互相交流嗎？我們可以攔截嗎？我們可以記錄嗎？這些可能性現在變得可行，從根本上開辟了新的途徑研究。”

原文鏈接：Harnessing electricity-generating bacteria to clean up drinking water.

文獻鏈接：A Ferrocene-Based Conjugated Oligoelectrolyte Catalyzes Bacterial Electrode Respiration.

本文由材料人編輯部丁菲菲提供素材，Meadow編譯，點我加入材料人編輯部。

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