“吞入”甲烷，“吐出”电子，发电细菌生成超稳定蛋白质“纳米线”

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科技日报实习记者 张佳欣

据最新一期《自然·微生物学》杂志，美国耶鲁大学团队发现，地杆菌制造的蛋白质具有线状特性，与“吃”甲烷的微生物相似，而地杆菌可发电，这意味着其有望“吞下”废气并“呼出”电子。该发现为人类应对气候变化提供了新线索。

地杆菌产生的蛋白质“纳米线”，由细胞色素OmcZ组成，导电性是细胞色素OmcS纳米线的1000倍，刚度是后者的3倍。图片来源：Sibel Ebru Yalcin；设计：Ella Maru Studio/eurekalert网站

气候变化加速对地球上的生命构成威胁。气温升高的很大一部分原因是由于微生物产生了大气甲烷，甲烷捕获热量的能力是二氧化碳的30倍。此外，温度升高加速了微生物生长，因此产生的温室气体超过了植物所能利用的气体总量，这削弱了地球碳汇的功能，并进一步提高了全球气温。

现在，能够从海洋沉积物中摄取高达80%甲烷的地杆菌可能是这种恶性循环的一个潜在解决方案。

地杆菌产生的蛋白质“纳米线”由细胞色素OmcZ组成，其导电性是细胞色素OmcS纳米线的1000倍，刚度是后者的3倍，使细菌能在百倍于其群落大小的范围传输电子。但此前人们不知道地杆菌是如何制造这种“纳米线”的，以及它们为何会如此发电。

之前的实验表明，这种蛋白质线显示出迄今最高的导电性，使细菌能产生迄今最高的电力，并形成能够大范围传输电子的群落。

此次，使用高分辨率冷冻电子显微镜，研究人员观察到“纳米线”的原子结构，发现血红素紧密排列，以极快的速度和超高的稳定性移动电子。该团队还合成了“纳米线”，解释了细菌如何按需制造它们。

研究人员表示，人们有可能利用这些“纳米线”来发电，或者了解“吃”甲烷的微生物如何利用该特性来应对气候变化。

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