Информационный научно-популярный портал
НАУКА в РФ и за рубежом
глазами блогера (работает с 01.09.2018 просмотров 31770)

Контакты (с 11 до 19): 8-903-899-44-37 Лилия или lili@k156.ru
на главную

РФ

Институты и конференции

Международные с РФ

Зарубежные

ВСЕ НОВОСТИ

Последние добавления

Все новости
(последние 10 )

2018-11-08
Открытие древнейшей звезды "состарило" наш регион Млечного Пути на три миллиарда лет
Подробнее

2018-11-08
Спиновая сверхтекучесть при комнатной температуре
Подробнее

2018-11-07
Топологический предсказатель - поиск новых веществ ускорен в несколько раз
Подробнее

2018-11-07
Уникальное биоразнообразие дальневосточных морей
Подробнее

2018-11-06
Ученые создали клеточный препарат для сращения костей
Подробнее

2018-11-06
Новая терапия спинного мозга помогает парализованным пациентам снова начать ходить
Подробнее

2018-11-04
Наночастицы серебра за чистый воздух городов
Подробнее

2018-11-03
Квантовая телепортация и степени свободы света
Подробнее

2018-11-03
Однофотонные источники света высокой чистоты
Подробнее

2018-11-02
Перечень типов клеток по экспрессии генов и карта мозга
Подробнее

 

 

ТЕМЫ НОВОСТЕЙ: • Зарубежные • Биосфера и человек • Микромир и химия

2018-10-14 (№ 122)
Фотосинтез в обмен на золото
США, 14 октября, НАУКА и ЖИЗНЬ. Древние цианобактерии научились использовать энергию солнечного света для производства полезных им веществ, а в качестве бонуса насытили атмосферу Земли кислородом (за что мы им очень благодарны). Однако не все микроорганизмы пошли по светлой дороге фотосинтеза. Некоторые решили искать свой путь, осваивая альтернативные источники энергии. Так, например, есть большая группа архей, которые получают энергию, перерабатывая углекислый газ в метан; правда, для этого им необходим источник водорода. Если с углекислым газом на планете проблем нет, то вот найти водород не так просто, поэтому метаногенам (так они называются), приходится его искать в местах, где нет кислорода: в морских глубинах или в кишечниках млекопитающих.



Как когда-то микробы искали себе альтернативные источники энергии, так и современные исследователи ищут разные способы производства энергии, желательно из того сырья, которого кругом полно. Действительно, почему бы не извлекать водород из воды или делать биотопливо из каких-нибудь отходов? А ещё лучше – научиться превращать углекислый газ в метан, да ещё и так, чтобы это было дешевле, чем добывать тот же метан из земных недр, ведь пока что основная проблема всей альтернативной энергетики – её высокая цена в сравнении с энергией из ископаемого топлива.

Про археи-метаногены речь зашла не случайно. С их помощью можно было бы не только производить топливо, но ещё и утилизировать углекислый газ, который образуется при сгорании того же самого метана. А в идеале ещё и создать замкнутый цикл – из углекислого газа получать метан, его сжигать, а из продуктов горения получать опять исходное топливо. Проблема в том, что, как было сказано, метаногены используют для этих целей водород, который они находят в окружающей среде. Но водород сам по себе уже топливо, притом довольно дорогое в производстве. Получать водород, чтобы кормить им потом бактерии, чтобы получить метан, было бы непозволительной роскошью. Однако тут есть одно интересное решение.

Не все метаногены делают метан из углекислого газа. Есть и другие, которые в качестве источника энергии берут не CO2 и H2, а ацетат (уксусную кислоту). Часто такие любители ацетата живут в компании с бактериями-ацетогенами. В свою очередь, разные ацетогены получают уксусную кислоту по-разному – есть такие, которые преобразуют в ацетат готовые органические вещества, есть другие, которые делают ацетат из углекислого газа и водорода, и есть третьи, которые делают и так, и так. (Тут на всякий случай стоит уточнить, что метаногенам и ацетогенам ни метан, ни уксусная кислота сами по себе не нужны – просто микробы научились использовать соответствующие химические реакции, чтобы получать энергию, а метан и ацетат – лишь побочные продукты.)

Среди ацетогенов, у которых ацетат получается как из готовой органики, так и из углекислого газа, есть бактерия Moorella thermoacetica. Чтобы поймать углекислый газ, нужна энергия. Растения, водоросли, цианобактерии используют для фиксации CO2 энергию света. Но ацетогены, и M. thermoacetica в том числе, используют для этого не свет, а неорганические соединения (иными словами, такие бактерии занимаются не фотосинтезом, а хемосинтезом). Однако, как показали эксперименты исследователей из Калифорнийского университета в Беркли, M. thermoacetica можно научить пользоваться светом.

По сути, и свет для фотосинтетиков, и неорганические соединения для хемосинтетиков нужны для того, чтобы получить электроны для химических реакций. (У фотосинтетиков свет выбивает эти электроны из специальных фотоулавливающих молекулярных комплексов, у хемосинтетиков электроны выкачиваются из неорганики.) Бактерию, занимающуюся хемосинтезом, можно приучить к фотосинтезу, если совместить ее с каким-нибудь фотоэлементом.

В 2015 году сотрудники Калифорнийского университета в Беркли разместили M. thermoacetica на фотоэлементе, и бактерия действительно начала перерабатывать углекислый газ в уксусную кислоту с помощью света. На следующем этапе уже не бактерии размещали на фотоэлементе, а фотоэлемент на бактерии. На клеточную мембрану M. thermoacetica посадили наночастицы сульфида кадмия, которые способны поглощать свет видимого спектра и отдавать электроны. Однако соединения кадмия оказались не очень полезны для бактерий, которые от них довольно быстро погибали; кроме того, электроны от наночастиц нужно было переправить через клеточную мембрану внутрь бактериальной клетки, а это требовало лишней физико-химической работы.

Поэтому возникла мысль поместить какие-нибудь безвредные наночастицы прямо внутрь бактерии, чтобы транспорт электронов уже ничем не осложнялся. Такими частицами стали безвредные нанокластеры золота. Частицы размером всего в 22 атома разместили внутри M. thermoacetica, и, как говорится в статье в Nature Nanotechnology, бактерии весьма положительно восприняли «золотой» подарок, вознаградив исследователей ростом трудовых показателей: количество перерабатываемого углекислого газа возросло на треть, да и продолжительность жизни микробов существенно увеличилась. Иными словами, бактерию, которая вообще не умела фотосинтезировать, с помощью золота удалось научить фотосинтезу, причем достаточно эффективному.

Что же до уксусной кислоты, которую будет синтезировать M. thermoacetica, то ее можно отправить метаногенам, а от метаногенов уже получить метан. Правда, когда метаногены разлагают уксусную кислоту, то на выходе кроме метана получается углекислый газ. Однако CO2 от метаногенов выходит меньше, чем его поглощают ацетогены, так что общий баланс углекислого газа все равно будет снижаться.

По материалам Калифорнийского университета в Беркли

Автор: Максим Абаев

Источник: Наука и жизнь (nkj.ru)

Источник

 

Сайты партнеры

 

 

Фантастика
детектив

 

 

Неоднозначное мироздание

 

costroma.k156.ru

 

 

 

(с) ООО "Новый город".
Создание сайта - веб студия Новый город