08.15 從微生物中獲取更多:在微重力條件下研究Shewanella

從微生物中獲取更多:在微重力條件下研究Shewanella

Shewanella使用像上面圖像中的納米線在氧氣稀缺時尋找金屬。

從微生物中獲取更多:在微重力條件下研究Shewanella

希瓦氏菌在其生長時形成菌落,導致形成稱為生物膜的薄粘液。

雖然完全由微生物來源產生的能量運作的城市,城鎮和宇宙飛船仍然是科幻小說的東西,但是這樣一個未來所需的科學知識可以通過最新的微生物調查等研究來到達國際空間站。通過SpaceX CRS-15將在微重力條件(Micro-12)下研究外生生物的生理學和適應性的實驗傳遞給軌道實驗室。本研究通過在微重力條件下測試一種名為Shewanella oneidensis MR-1(Shewanella)的不尋常細菌微生物的性能,推進了基礎科學和生物技術應用的研究。

通常,生物體利用氧氣來轉移為其代謝提供動力的電子。然而,顧名思義,外生電生物可以從外部環境中獲取能量。S hewanella在低氧或無氧環境中使用金屬為自身創造能量 - 這種特性可以為太空旅行提供便利。

"對於人類使用,S hewanella是清潔有機廢物和同時產生電力的理想選擇," 美國宇航局位於加利福尼亞州硅谷的艾姆斯研究中心的首席研究員John Hogan說。

隨著NASA展望低地球軌道以外的任務,生命支持和電力系統需要縮小規模,同時提高效率以更好地利用有限的資源。實現此目的的一種方法是使用來自一個系統的廢物來為其他系統供電。盯著 S hewanella 的過程捎帶可能是朝著關閉這個循環邁出的一步。

然而,可靠性與規劃空間時的效率同樣重要。儘管Shewanella在地球上的行為有很好的記錄,但它對微重力的反應和表現仍然未知。為此,Micro-12將檢查生物體在微重力中對生物膜的使用,細胞外電子傳遞以及整體適應性和性能。

這些生物膜看起來像一種薄的粘液狀物質,對細菌的連接和生長能力至關重要。當氧氣稀少時,在岩石上生長的菌落使用納米線,來自生物膜的小附屬物,在岩石中尋找金屬並切換到它們的備用呼吸系統。Micro-12測試微生物是否阻礙了生物體生物膜的完整性。

如果細菌表現良好,Shewanella可以為探索車輛優雅,自我維持的垃圾發電系統提供更大的解決方案。在地球上,Shewanella也是能源生產系統的有力候選者,特別是在富含廢物的環境中。

"為了給你一個關於Shewanella如何使用的具體例子,考慮廢水處理廠,"Hogan說。"這些工廠的廢棄物中有大量的能源,只是作為汙泥被拋棄。但如果將電極和希瓦氏菌作為處理系統的一部分添加,那麼這些植物就會產生很大一部分自己的電力。"

雖然它是同類中最著名和研究最多的有機體,但Shewanella並不孤單。Micro-12可為未來類似生物的微重力研究鋪平道路。


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