Atklājums, kas paver daudzas iespējas
Šķiet neiespējami iedomāties dzīvas būtnes, kurām nav nepieciešams skābeklis elpošanai. Mēs izmantojam šo elementu pārtikas vielmaiņai un enerģijas ražošanai, kas darbojas kā galīgais elektronu akceptors ķēdes reakcijā, kas noved pie šīs enerģijas atbrīvošanas. Kā norāda National Geographic, šī metode dabā ir tik izplatīta, ka senie zinātnieki uzskatīja, ka jebkāda cita elpošanas forma ir neiespējama. Bet viņi kļūdījās.
Pētot ekstremālas vietas ar nelielu skābekļa daudzumu vai tā pilnīgu trūkumu, piemēram, dziļūdens hidrotermālos avotus, tumšas alas un pat cilvēka zarnas, viņi atklāja citas metodes. Tas tika atspoguļots pētījumā, ko veica pētnieku grupa, kuru vadīja Raisa Universitātes bioloģe Karolīna Adžo-Franklina, un publicēts žurnālā Cell , kurā tika atklāts, ka dažas baktērijas var izmantot organisko savienojumu grupu ar naftalīna pamatstruktūru, ko sauc par naftokinoniem, kuri pilda tādu pašu funkciju kā skābeklis.
Tas notiek, pārnesot elektronus uz šūnu ārējo virsmu procesā, kas pazīstams kā ekstracelulārā elpošana, izdalot elektrisko strāvu un ļaujot baktērijām ražot enerģiju un augt bez skābekļa. Muy Interesante norāda, ka šis “elektriskās elpošanas” veids ir novērots dažiem mikrobiem, bet tagad ir atklāts “biotehnoloģijā un cilvēka organismā izplatītajai baktērijai” Escherichia coli. Viņi apgalvo, ka “atklājums pilnībā maina priekšstatu par to, kā baktēriju vielmaiņa var darboties bez skābekļa”.
Unikāli procesi
Iepriekš minētajā žurnālā viņi apgalvo, ka “šis enerģijas iegūšanas veids balstās uz molekulu ar nosaukumu HNQ (2-hidroksi-1,4-naftokinons), kas darbojas kā neliels elektriskais vēstnesis šūnas iekšienē”. Daži Escherichia coli celmi izmanto šo molekulu kā starpnieku, kad atbrīvojas no liekajiem elektroniem, izvadot tos ārā caur elektriskā ķēdi procesā, ko sauc par ekstracelulāro elektronu pārnesi (EET). Biki Bapi Kundu, doktorants un pētījuma autors, paskaidroja, ka “šis nesen atklātais elpošanas mehānisms ir vienkāršs un saprātīgs darbības veids”, kā ziņo National Geographic .
“Naftokinoni darbojas kā molekulāri pārvadātāji, pārvietojot elektronus no šūnām, lai baktērijas varētu sagremot barību un ražot enerģiju,” paskaidroja autors. Raisa Universitātes pētnieki sadarbojās ar Palsona laboratoriju Kalifornijas Universitātē San Diego, lai pārbaudītu rezultātus, izveidojot specializētas datoru simulācijas, lai novērotu, kā baktērijas aug bez skābekļa vidē, un pievienojot lielu vadošu virsmu, apstiprinot, ka tās patiešām var izdzīvot šo procesu.
Ajo-Franklin teica, ka šis darbs “liek pamatus oglekļa dioksīda izmantošanai ar atjaunojamās enerģijas palīdzību, kur baktērijas darbojas kā augi, kuriem fotosintēzei nepieciešama saules gaisma. Tas paver ceļu uz gudrākām, ilgtspējīgākām bioloģijas tehnoloģijām”. Viņi apgalvo, ka papildus sasniegumiem izdzīvošanā vidē ar zemu skābekļa saturu, tas varētu novest pie turpmākas izmantošanas biotehnoloģiskos procesos, piemēram, notekūdeņu attīrīšanā un bioloģiskajā ražošanā, kā arī medicīniskajā diagnostikā, piesārņojuma kontrolē un tālu kosmosa izpētē.
