Новый метод измерения электропроводности микроорганизмов

Исследователи из Университета Цукубы разработали инновационную методологию измерения электрической проводимости микробных сообществ. Этот подход обещает помочь в создании батарей и электрохимических сенсоров с использованием микроорганизмов и может стать ключевым инструментом для выяснения роли электричества в микробных экосистемах.

Группы из десятков или сотен миллионов микроорганизмов могут формировать видимые невооруженным глазом биоплёнки. В них происходит функциональная дифференциация и межклеточная коммуникация, что позволяет микробам выстраивать различные стратегии выживания.

Некоторые микроорганизмы оказались электро-активными, то есть позволяют электрическому току протекать через биоплёнки. Это явление уже используется в технологиях, таких как микробные топливные элементы, анаэробное сбраживание и электрохимические сенсоры.

Однако степень влияния электропроводности на микробную экологию и её распространённость в микромире остаются неясными. Главная проблема — сложность измерения электропроводности у микроорганизмов, поскольку для этого обычно требуется формирование биоплёнки непосредственно на электродах.

В новом исследовании, опубликованном в Environmental Science & Technology, учёные создали новую биоэлектронную систему, которая обходит необходимость формирования биоплёнки на электроде. Они разработали простую экспериментальную установку, в которой микробная колония (форма биоплёнки) выращивается на агаре и затем прижимается непосредственно к электроду для оценки её электропроводности.

Поскольку большинство культивируемых бактерий образуют колонии, этот метод может значительно расширить спектр микроорганизмов, чья проводимость может быть измерена. Применение этой техники показало, что условно-патогенная бактерия Pseudomonas aeruginosa и широко распространённая в окружающей среде Bacillus subtilis обладают проводящими свойствами.

Кроме того, этот подход позволил исследовать молекулярные механизмы, лежащие в основе электропроводности у модельного электрогенного микроорганизма Shewanella oneidensis MR-1.

Ожидается, что результаты этого исследования будут использованы для отбора микроорганизмов для развития экологических и энергетических технологий, таких как микробные топливные элементы, анаэробное сбраживание и электрохимические сенсоры. Более того, эта методология, как ожидается, ускорит изучение электрической экологии микроорганизмов.