Созданы бактерии, переносящие электроны

Ученым из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (США) удалось сделать шаг вперед к созданию кибернетических организмов. Исследователи смогли создать штамм бактерий, которые способны переносить электроны через мембрану клетки, передавая их на внешний акцептор.

В ближайшем будущем появится возможность программировать подобные клетки принимать электрические импульсы и под их воздействием выполнять определенные команды. Как планируют ученые подобные бактерии возможно использовать при создании самовоспроизводящихся и самовосстанавливающихся устройств управляемых электроникой, которые смогут выполнять различные задачи.

В ходе исследований, ученые столкнулись с проблемой принудительного перемещения электронов через клеточную мембрану. Решение этой проблемы оказалось довольно таки сложной с научной точки зрения задачей, так как принудительное вмешательство в жизнедеятельность клетки бактерий нарушало их функционирование либо приводило к фатальному исходу. Кроме этого, известные науке работоспособные способы переноса электронов от клетки на внешний акцептор не дают возможности оказывать управляющее воздействие на их передвижение, и тем более, наблюдать за их перемещениями и обмениваться с ними сигналами.
Решение данной проблемы ученые подсмотрели у матушки природы, проведя исследования некоторых молекулярных механизмов. Для этого исследователям пришлось клонировать фрагмент ДНК бактерии Shewanella oneidensis, в котором содержится генетическая инструкция синтеза внеклеточной цепи переноса электронов.

В ходе эксперимента им удалось встроить получившуюся \"генетическую кассету\" в геном лабораторного штамма кишечной палочки (Escherichia coli). Shewanella oneidensis обитает в условиях отсутствия атмосферного кислорода и использует для дыхания кислород оксида железа, восстанавливая его путем непосредственного переноса внутриклеточных электронов на неорганические минералы почвы.
Измененные таким способом бактерии всем известной кишечной палочки стали способны довольно таки с приличной скоростью восстанавливать структуру наночастиц на основе железа и оксида железа, боле известной в народе как ржавчины.
Конечно до изготовления кибернетических механизмов, так знакомых нам по фантастическим фильмам еще далеко, но первый шаг в этом направлении уже сделан. На первом этапе дальнейших разработок авторы идеи попытаются встроить сконструированную ими \"генетическую кассету\" в геном бактерий способных осуществлять процессы фотосинтеза, и далее на их основе будет возможно производство недорогих солнечных батарей, отличительной способностью которых от современных моделей будет способность к самовосстановлению. Еще одно направление, над которым сейчас работают исследователи – это производство фармакологических препаратов нового поколения, способных с помощью модифицированных бактерий восстанавливать поврежденные болезнями или травмами части человеческого организма с наименьшими энергозатратами.