科研人員近期在探索細(xì)菌生存機(jī)制的過程中，取得了一項顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知的重大發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)揭示了細(xì)菌一種全新的“呼吸”方式，不僅深化了我們對生物技術(shù)和能源系統(tǒng)的理解，還可能帶來深遠(yuǎn)的影響。

傳統(tǒng)觀念中，許多生命體依賴氧氣進(jìn)行能量代謝。然而，這項研究卻表明，某些細(xì)菌并不需要氧氣，而是通過一種名為“胞外呼吸”的過程，向外排出電子，完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了一種獨特的“發(fā)電式呼吸”。這一發(fā)現(xiàn)由萊斯大學(xué)的Caroline Ajo-Franklin教授及其團(tuán)隊完成，博士生Biki Bapi Kundu為論文的第一作者。

胞外呼吸的關(guān)鍵在于一種叫做萘醌的天然化合物。這種化合物如同“分子信使”，在細(xì)菌與外部環(huán)境之間傳遞電子。研究團(tuán)隊通過跨學(xué)科的方法，融合了生物學(xué)與電化學(xué)的知識，揭示了細(xì)菌這一前所未有的代謝策略。他們指出，這種機(jī)制不僅簡潔高效，而且使細(xì)菌在缺氧條件下仍能分解營養(yǎng)物質(zhì)，釋放能量。

細(xì)菌作為地球上最古老的生命形式之一，早已在極端環(huán)境中演化出多種生存方式。深海熱泉、人體腸道等無氧環(huán)境，都是它們生存的舞臺。這項研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌處于富含導(dǎo)電材料的環(huán)境中時，它們能夠在無氧條件下持續(xù)生長，并釋放出電能。這一發(fā)現(xiàn)不僅挑戰(zhàn)了我們對細(xì)菌代謝的傳統(tǒng)認(rèn)知，也為未來技術(shù)的發(fā)展提供了新的啟示。

為了深入理解這一機(jī)制，研究團(tuán)隊結(jié)合計算機(jī)建模與實驗驗證，模擬了細(xì)菌的代謝行為。加州大學(xué)圣地亞哥分校的Palsson實驗室也參與了這一研究，他們共同開發(fā)出用于實時監(jiān)測電子活動的技術(shù)。這一成果已在國際學(xué)術(shù)期刊Cell上發(fā)表，引起了廣泛的關(guān)注。

這項研究的發(fā)現(xiàn)，不僅揭示了細(xì)菌如何利用外部電子傳輸維持生命活動，還為未來的技術(shù)發(fā)展提供了新思路。在廢水處理和生物制造過程中，通過調(diào)控電子轉(zhuǎn)移，可以提升系統(tǒng)的效率。這一機(jī)制還可能被用于結(jié)合可再生電力捕獲二氧化碳，為綠色技術(shù)的發(fā)展提供生物基礎(chǔ)。這種類似于植物光合作用的機(jī)制，為生物技術(shù)與能源系統(tǒng)的結(jié)合開辟了新的途徑。

這一發(fā)現(xiàn)還可能推動新型生物傳感器的發(fā)展。這類傳感器能夠在無氧環(huán)境中運行，適用于醫(yī)學(xué)檢測、環(huán)境污染監(jiān)控等多個領(lǐng)域。甚至在未來的深空探測任務(wù)中，這種傳感器也可能發(fā)揮重要作用，開啟智能生物電子技術(shù)的新篇章。