Phát hiện gây sốc: Các nhà khoa học phát hiện ra sinh vật hoạt động giống như dây điện sống
Bởi Đại học bang Oregon, ngày 5 tháng 5 năm 2025
Thảm sinh khối. Tín dụng: Đại học bang Oregon
Các nhà khoa học đã xác định được một loại vi khuẩn dẫn điện mới, Ca. Electrothrix yaqonensis, có tiềm năng ứng dụng trong việc làm sạch ô nhiễm và điện tử sinh học.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một loài vi khuẩn chưa từng được biết đến trước đây có khả năng dẫn điện, có khả năng mở đường cho các công nghệ điện tử sinh học tiên tiến. Các ứng dụng này có thể bao trùm các lĩnh vực như y học, sản xuất công nghiệp, an toàn thực phẩm, giám sát và khắc phục môi trường.
Loại vi khuẩn mới được xác định, được tìm thấy ở các bãi bồi dọc theo bờ biển Oregon, được đặt tên là Candidatus Electrothrix yaqonensis. Cái tên này nhằm tôn vinh người dân bản địa ở khu vực phát hiện ra nó.
Những phát hiện này đã được công bố trên Tạp chí Vi sinh vật ứng dụng và môi trường.
Phát hiện này được thực hiện bởi Cheng Li, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Tiểu bang Oregon (OSU) vào thời điểm đó, và Clare Reimers, một giáo sư danh dự lỗi lạc tại Khoa Khoa học Trái đất, Đại dương và Khí quyển của OSU. Nhóm nghiên cứu đã phân lập vi khuẩn này từ các mẫu trầm tích giữa các đợt triều được thu thập từ cửa sông Yaquina Bay.
Vi khuẩn cáp bao gồm các tế bào hình que được gắn đầu này đến đầu kia bằng một màng ngoài chung, tạo thành các sợi có thể dài tới vài cm. Độ dẫn điện của chúng, khác thường ở các loài vi khuẩn, là một sự thích nghi giúp tối ưu hóa các quá trình trao đổi chất của chúng trong môi trường trầm tích mà chúng sinh sống.
Sợi của loài vi khuẩn cáp mới. Nguồn: Cheng Li
Đặc điểm độc đáo và ý nghĩa tiến hóa
Loài mới này có các con đường trao đổi chất và gen là sự kết hợp giữa chi Ca. Electrothrix và chi vi khuẩn cáp khác đã biết là Ca. Electronema.
“Loài mới này có vẻ như là một cây cầu, một nhánh đầu trong nhánh Ca. Electrothrix, cho thấy nó có thể cung cấp những hiểu biết mới về cách những vi khuẩn này tiến hóa và cách chúng có thể hoạt động trong các môi trường khác nhau”, Li, người sẽ trở lại Oregon State vào tháng 6 với tư cách là trợ lý giáo sư tại Khoa Khoa học Nông nghiệp sau một thời gian làm việc tại khoa của Đại học James Madison, cho biết.
“Loài này nổi bật so với tất cả các loài vi khuẩn cáp khác được mô tả về tiềm năng trao đổi chất của nó và nó có các đặc điểm cấu trúc riêng biệt, bao gồm các gờ bề mặt rõ rệt, rộng hơn tới ba lần so với các loài khác, chứa các sợi dẫn điện cao được tạo thành từ các phân tử gốc niken độc đáo”.
Các sợi này cho phép vi khuẩn thực hiện vận chuyển điện tử đường dài, kết nối các chất nhận điện tử như oxy hoặc nitrat trên bề mặt trầm tích với các chất cho như sunfua ở các lớp trầm tích sâu hơn. Khả năng tham gia vào các phản ứng oxy hóa khử trên khoảng cách đáng kể của vi khuẩn giúp nó có vai trò quan trọng trong địa hóa học trầm tích và chu trình dinh dưỡng.
Ý nghĩa về mặt môi trường và công nghệ
“Những vi khuẩn này có thể truyền electron để làm sạch các chất ô nhiễm, do đó chúng có thể được sử dụng để loại bỏ các chất có hại khỏi trầm tích”, Li cho biết. “Ngoài ra, thiết kế protein niken có độ dẫn điện cao của chúng có thể truyền cảm hứng cho các thiết bị điện tử sinh học mới”.
Vi khuẩn cáp có thể sống trong nhiều điều kiện khí hậu khác nhau và được tìm thấy trong nhiều môi trường khác nhau, bao gồm cả trầm tích nước ngọt và nước mặn.
Ca. Electrothrix yaqonensis lấy tên từ người Yaqona, những người có vùng đất tổ tiên bao quanh Vịnh Yaquina. Yaqona ám chỉ vịnh và sông tạo nên phần lớn quê hương của họ, cũng như chính những người dân nơi đây.
Ngày nay, hậu duệ của người Yaqona là một phần của Liên minh các bộ lạc người da đỏ Siletz, những người mà các nhà nghiên cứu đã cùng nhau hợp tác để đưa ra tên cho loài mới.
“Đặt tên cho một loại vi khuẩn quan trọng về mặt sinh thái theo tên của một bộ lạc là để ghi nhận mối liên hệ lịch sử của nó với vùng đất và ghi nhận những đóng góp lâu dài của nó đối với kiến thức sinh thái và tính bền vững”, Li cho biết.
Tài liệu tham khảo: “Một loài vi khuẩn cáp mới có hình thái và tiềm năng bộ gen riêng biệt” của Anwar Hiralal, Philip Ley, Jesper R. van Dijk, Cheng Li, Dmitrii Pankratov, Jiji Alingapoyil Choyikutty, Galina Pankratova, Jeanine S. Geelhoed, Diana Vasquez-Cardenas, Clare E. Reimers và Filip J. R. Meysman, ngày 22 tháng 4 năm 2025, Vi sinh vật ứng dụng và môi trường.
DOI: 10.1128/aem.02502-24
Các nhà khoa học từ Đại học Antwerp, Đại học Công nghệ Delft và Đại học Vienna cũng tham gia vào nghiên cứu, được hỗ trợ bởi Văn phòng Nghiên cứu Hải quân, Oregon Sea Grant, Quỹ Nghiên cứu Flanders, Đại học Antwerp, Quỹ đồng tài trợ Marie Sklodowska-Curie của EU và Hội đồng Đổi mới Châu Âu.
