细菌制造的纳米线为应对气候变化提供重要线索

快速的全球变暖对地球上的生命构成了严重和直接的威胁。气温的上升部分是由大气中的甲烷造成的，甲烷捕获热量的能力是二氧化碳的30倍。微生物产生了这种甲烷的一半，随着温度的持续上升，微生物的生长速度加快，导致温室气体的产量高于植物所能吸收的水平。这削弱了地球作为碳汇的能力，导致全球气温上升。

由Geobacter产生的 "纳米线"，对施加在产电生物膜上的电场作出反应。这些纳米线由细胞色素OmcZ组成，与自然环境中重要的细胞色素OmcS的纳米线相比，显示出1000倍的导电性和3倍的刚度，使细菌能够传输超过100倍的电子。资料来源：Sibel Ebru Yalcin

这种恶性循环的一个潜在解决方案可能是另一种微生物，它可以吃掉保护地球的海洋沉积物中高达80%的甲烷通量。微生物如何既作为甲烷的最大生产者，又作为甲烷的消费者，一直是个谜，因为它们在实验室中非常难以研究。

在《自然-微生物学》杂志上，由耶鲁大学微生物科学研究所分子生物物理学和生物化学的顾杨琪和Nikhil Malvankar领导的一个团队报告了一种与吃甲烷的微生物使用的蛋白质高度相似的惊人的线状特性。

该团队此前已经表明，这种蛋白质纳米线显示出迄今为止已知的最高导电性，允许任何细菌产生最高的电力。但迄今为止，没有人发现细菌是如何制造它们的，以及为什么它们显示出如此极高的导电性。

利用低温电子显微镜，研究团队能够看到纳米线的原子结构，并发现赫姆斯紧密包装，以超高的稳定性快速移动电子。这也解释了这些细菌如何在没有类似氧气的膜消化分子的情况下生存，并形成可以发送超过100倍细菌大小的电子区域，团队还通过合成方法建造了纳米线，以解释细菌如何按需制造纳米线。

Malvankar说："我们正在利用这些细胞色素线来发电，并通过了解食甲烷的微生物如何使用类似的细胞色素线来应对气候变化。"