Ученые впервые научили живую клетку передавать электроны на внешний электрод, фактически, установив прямой контакт между органическим и неорганическим миром.

Научная фантастика буквально кишит живыми созданиями с необычными, искусственно приданными им способностями, «усиленными» всевозможной электроникой и прочей неживой материей. В реальности, однако, соединить живой и неживой миры оказывается совсем непросто. Лишь недавно ученым удалось создать инструмент прямой передачи электронов через клеточную мембрану и создавать ток в подведенном электроде. Такая клетка может получать электрический сигнал и отвечать на него — а мы в будущем можем получить электронику, способную воспроизводить и ремонтировать себя самостоятельно.

«Просто взять и соединить живую и неживую материю — это и вправду фантастика, — говорит Каролина Эджо-Франклин (Caroline Ajo-Franklin), одна из авторов работы, — Допустим, вы возьмете очень тонкий и достаточно прочный электрод и попытаетесь воткнуть его в клетку. Результат будет предсказуем: она погибнет».

Опасно даже и переносить просто так значительные количества электронов сквозь мембрану клетки, что способно нарушить ее функционирование или, опять же, убить. И если вам подобное, все-таки, удастся, не имеется средств, способных уловить электроны сразу на выходе из клетки и направить их в нужном направлении.

Ученые решили пойти другим путем. Для начала они культивировали анаэробные бактерии Shewanella oneidensis, обладающие способностью восстанавливать соединения тяжелых металлов в условиях отсутствия кислорода — иначе говоря, переносить на них электроны. Для Shewanella oneidensis эта способность — все равно что для нас дыхание.

Из этих бактерий были выделены гены, ответственные за этот перенос электронов из клетки наружу, и перенесены в обычную Escherichia coli, пожалуй, самого любимого объекта генетических и биохимических исследований. В итоге они получили штамм, способный переносить электроны из клетки на внешнее неорганическое соединение, точнее говоря, на оксид железа — знакомую всем ржавчину. Эксперимент подтвердил, что эта генно-инженерная кишечная палочка действительно восстанавливала наночастицы оксида железа.

Казалось бы, слишком «мелочная» работа? Как бы не так. Она — часть огромного направления по новому «одомашниванию» живых организмов человеком, теперь уже на молекулярном уровне. Научившись «скрещивать» живую материю с неживой, мы получим невероятные перспективы использовать ее возможности. Например, получать энергию.

Та же группа ученых уже планирует повторить перенос тех же генов уже не в E.coli, а в какой-нибудь фотосинтезирующий микроорганизм. Такая бактерия, способная генерировать электроны в процессе фотосинтеза, затем сможет выдавать их на внешний электрод — и мы получим дешевую, самоподдерживающуюся и самовоспроизводящуюся, живую солнечную батарею.

По пресс-релизу Berkeley Lab