Ученые преобразовали бактерии E. coli, широко используемые в биологических исследованиях, в электроактивные организмы, способные генерировать электроэнергию через процесс, известный как внеклеточный перенос электронов (EET). Группа исследователей из EPFL создала усовершенствованные бактерии E. coli, которые демонстрируют высокую эффективность в производстве электричества, используя разнообразные органические субстраты, в отличие от предыдущих методов, требовавших специальных химических соединений для этой цели.
Одним из ключевых элементов этого исследования является разработка полного механизма внеклеточного переноса электронов (EET) внутри бактерий E. coli, что ранее не удавалось. Ученые объединили компоненты, взятые из бактерии Shewanella oneidensis MR-1, известной своей способностью генерировать электроэнергию, создав оптимизированный механизм, охватывающий как внутренние, так и внешние мембраны клеток. Этот новый подход превзошел предыдущие частичные методы и привел к трехкратному увеличению производства электричества по сравнению с традиционными стратегиями.
Данные исследования, опубликованные 8 сентября в журнале Joule, представляют значительный прорыв в области биоэлектроники, открывая новые возможности для использования обычных бактерий E. coli в генерации электроэнергии. Этот новый подход обещает революционизировать область обработки отходов и производства энергии, позволяя генерировать электроэнергию и одновременно перерабатывать органические отходы, что делает его потенциально значимым и в экологическом, и в энергетическом смысле.
Усовершенствованные бактерии E. coli продемонстрировали свою эффективность в различных средах, включая сточные воды, собранные на пивоварне. В то время как экзотические электрические микробы не смогли выжить в такой среде, модифицированные бактерии E. coli процветали, что указывает на их потенциал для широкомасштабной переработки отходов и производства энергии.
Этот прорыв также открывает двери для использования бактерий E. coli в других областях, таких как микробные топливные элементы, электросинтез и биосенсоры. Благодаря генетической гибкости этих бактерий, их можно адаптировать к различным условиям и исходным материалам, что делает их многообещающими инструментами для разработки устойчивых и эффективных технологий.
Авторы работы подчеркивают, что результаты исследования имеют важное значение, так как они расширяют горизонты в области биоэлектрических бактерий и могут привести к новым практическим применениям в будущем.
