分类
密歇根州立大学新闻

“钢铁侠”细菌如何帮助保护环境

密歇根州立大学的杰玛·雷格拉首次向国家科学基金会提出她的新研究项目时,一位拨款评审人回应说,这个想法与环境无关。

,

由于其他审稿人和项目经理不同意这种观点,国家科学基金会资助了这项提议。现在,雷格拉的研究小组已经证明,微生物具有惊人的能力,可以帮助回收宝贵的自然资源,并吸收有毒污染物。

,

MSU Professor Gemma Reguera密歇根州立大学教授Gemma regera

教训是,我们真的需要跳出固有的思维模式,尤其是在生物学领域。我们只知道冰山一角。微生物已经在地球上存在了数十亿年,一想到它们无能为力,我们就会被排除在许多想法和应用之外。微生物学和分子遗传学教授雷格拉说。

,

雷格拉的研究小组研究的是土壤和沉积物中发现的一种叫做地杆菌的细菌。在他们最新的项目中,研究小组调查了细菌遇到钴时会发生什么。

,

钴是一种有价值但日益稀缺的金属,用于电动汽车的电池和航天器的合金。它对生物也有剧毒,包括人类和细菌。

,

它能杀死很多微生物,Reguera说。钴会穿透它们的细胞并造成破坏。

,

但研究小组怀疑Geobacter可能逃脱了这种命运。这些微生物具有很强的生命力。它们可以阻止铀污染物进入地下水,还可以通过从含氧化铁的矿物中提取能量来为自己供电。”“没有;他们呼吸生锈;Reguera说。

,

科学家们对微生物如何与环境中的钴相互作用知之甚少,但是许多研究人员—包括一位拨款审稿人—认为有毒金属对微生物来说太多了。

,

但雷格拉的团队挑战了这种想法,发现Geobacter是有效的钴矿开采者,从铁锈中提取金属而不让它渗透细胞杀死它们。相反,细菌本质上是用金属包裹自己。

,

它们在表面形成钴纳米颗粒。他们把自己金属化,就像一个盾牌保护着他们,Reguera说。他穿上这套衣服的样子就像钢铁侠。

A microscope image shows an oblong, gray bacterial cell coated with clumps of dark speckles, which are mineral particles containing cobalt.这个地杆菌细胞—在这张显微镜图像中,它看起来有点像灰色的花生。它的表面有一层黑色的钴矿,对许多生物是有毒的。图片由Hunter Dulay提供。

,

该团队在《微生物学前沿》(Frontiers in Microbiology)杂志上发表了这一发现,该研究论文于2020年11月底首次出现在网上。这个斯巴达团队包括微生物学和分子基因系的助理教授Kazem Kashefi,以及研究生Hunter Dulay和Marcela Tabares,他们是两位令人惊叹的、相对年轻的研究者,Reguera说。

,

她认为这一发现是一种概念验证,为许多令人兴奋的可能性打开了大门。例如,Geobacter可以成为新的生物技术的基础,用于回收和回收锂离子电池中的钴,减少国家对外国钴矿的依赖。

,

它还邀请研究人员研究地杆菌,把它作为一种吸收其他有毒金属的方法,这些有毒金属以前被认为是对这种细菌的死刑判决。雷格拉对Geobacter能否帮助清除镉特别感兴趣,这种金属存在于严重影响美国最贫困社区的工业污染中。

,

这提醒我们要有创造力,不要局限于各种可能性。研究是探索的自由,搜索和搜索的自由,Reguera说。关于微生物能做什么和应该做什么,我们有教科书式的观点,但生命是如此丰富多彩。还有其他的进程等着被发现。

,

这项工作得到了美国国家科学基金会的地理生物学和低温地球化学项目的支持,以及美国农业部国家粮食与农业研究所的Hatch项目赠款。

,

(媒体注意:请在网络报道中提供原稿链接:https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.600463)

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://msutoday.msu.edu/news/2021/iron-man-bacteria-could-help-protect-the-environment