Бактериальная наноэнергетика, или В чём архебактерии запасают энергию

Бактериальная наноэнергетика, или В чём архебактерии запасают энергию

 Текст: Кирилл Стасевич | Послушать эту новость

Учёным удалось обнаружить, в какой «банке» архебактерии держат свои энергетические запасы. Пара очень плотных гранул по концам бактериальной клетки, 150 нм в диаметре каждая, содержат в 100 раз больше энергии, чем остальное клеточное вещество.

Метанообразующая архебактерия Methanospirillum hungatei и её энергетическая гранула (рисунок авторов работы).

Архебактерии (археи) внешне одинаковы с обычными бактериями, однако их биохимические и структурно-молекулярные отличия так велики, что в 1970-е годы их выделили в самостоятельный домен живых организмов. И хотя с тех пор интерес к этой огромной группе микроорганизмов не угасает, бóльшая часть их биологии представляет в научном смысле огромное белое пятно.

Археи примечательны своей способностью выживать в экстремальных условиях обитания и относительной независимостью от окружающей среды. В содружестве с обычными бактериями они являются важнейшими компонентами пищевых цепей, разлагая мёртвую органику. Так, Methanospirillum hungatei разлагает органические соединения с образованием метана. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе получили возможность увидеть, в чём эта бактерия хранит свой энергетический запас.

С помощью специального оборудования на базе Калифорнийского института наносистем микробиологам удалось воссоздать трёхмерную модель внутренностей этой метанобактерии. Оказалось, что в цитоплазме M. hungatei присутствуют особые гранулы величиной в среднем 150 нанометров в диаметре, состоящие из довольно плотного субстрата (примерно в четыре раза превышающего плотность воды). Исследования с использованием целого ряда методов микроскопии показали, что эти гранулы, занимая около 0,5% клеточного объёма, содержат запас энергии, в 100 раз больший, чем у всего остального клеточного вещества. Наверное, это можно назвать «мирной атомной бомбой».

У любой M. hungatei по два таких «энергетических заряда», по одному на каждый конец палочковидной бактерии. Эти гранулы образуются в строго определённом месте и в строго определённой фазе жизненного цикла, что указывает на существование жёсткого генетического контроля над ними.

В статье, выходящей в журнале Environmental Microbiology, исследователи пишут, что расшифровка генетического аппарата, ответственного у M. hungatei за создание такого энергетического запаса, позволит разработать энергетические батареи у синтетических бактерий (последние являются целью амбициозного проекта по сборке «с нуля» бактерий с заданными свойствами).

Пока же исследователи хотят выяснить, для каких именно нужд эта метанобактерия имеет свои энергетические «бомбы», служат ли они каким-то конкретным целям вроде процесса размножения или же, к примеру, являются обычным запасом на «чёрный день».

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.