近日，廣東省科學院微生物研究所聯(lián)合丹麥、比利時及國內(nèi)的多個研究團隊共同開展的水環(huán)境微生物長距離電子傳遞網(wǎng)絡(luò)研究取得重要進展。相關(guān)研究成果以“Long-distance electron transfer in a filamentous Gram-positive bacterium”為題在《自然?通訊》(Nature Communications)上在線發(fā)表。 

　　  自然界中的一些微生物(如cable bacteria和Geobacter)可以通過合成納米導(dǎo)線與環(huán)境介質(zhì)及其它微生物進行長距離電子傳遞及種間電子傳遞。這些反應(yīng)在環(huán)境中普遍存在，并且通常相互耦聯(lián)形成長距離電子傳遞網(wǎng)絡(luò)，對元素的生物地球化學循環(huán)、污染物降解轉(zhuǎn)化等過程產(chǎn)生重要影響。但是，目前已發(fā)現(xiàn)的可以合成納米導(dǎo)線進行長距離電子傳遞的細菌資源極其缺乏，且均為革蘭氏陰性菌，而對于環(huán)境中廣泛存在且發(fā)揮重要作用的革蘭氏陽性菌是否具有這一功能一直沒有答案。 

　　  該研究發(fā)現(xiàn)，一株分離自電子垃圾污染河流沉積物的長線形革蘭氏陽性菌Lysinibacillus varians GY32可以在采用培養(yǎng)液或沉積物構(gòu)建的生物電化學系統(tǒng)中產(chǎn)出電能。在產(chǎn)電過程中，菌株GY32的細胞進一步伸長（單個細胞長度可超過1 mm），并圍繞電極相互纏繞，形成厘米尺度的細胞網(wǎng)絡(luò)。導(dǎo)電測試發(fā)現(xiàn)，菌株GY32聚集形成的細胞網(wǎng)絡(luò)具有良好的導(dǎo)電特性。通過原子力顯微鏡和微電極陣列的測試發(fā)現(xiàn)，這一導(dǎo)電細胞網(wǎng)絡(luò)中的細胞是絕緣的，但細胞周身會合成長度可達十幾微米的蛋白納米線，這些蛋白納米線具有明顯的導(dǎo)電性，是GY32細胞網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電的關(guān)鍵組分。 

　　 該研究首次發(fā)現(xiàn)了革蘭氏陽性細菌通過納米導(dǎo)線形成長距離電子傳遞網(wǎng)絡(luò)，為全面認識自然環(huán)境中的微生物長距離電子傳遞網(wǎng)絡(luò)提供了重要補充。此外，菌株GY32這種單個細胞長度超過1 mm、且包含多個核區(qū)的細胞形態(tài)也拓展了人們對細菌形態(tài)和分裂機制的認識。 

變形賴氨酸芽孢桿菌GY32的長距離電子傳遞特征及其與地桿菌和電纜細菌長距離電子傳遞的比較

（省科學院微生物所 楊永剛/供稿）