Trong 10 năm qua, các nhà khoa học đã bị cuốn hút bởi một loại "vi khuẩn điện" bắn ra những tua dài như dây điện, sử dụng chúng để tiếp năng lượng cho bản thân và truyền điện cho nhiều loại bề mặt rắn.


Mới đây, một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học Colombia (Hoa Kỳ) đã nghiên cứu các dây nano vi khuẩn, phát hiện ra rằng những đặc điểm chính không phải là các tiêm mao, như suy nghĩ trước đây, mà là phần mở rộng của màng ngoài của vi khuẩn được trang bị các protein truyền điện tử, được gọi là các "cytochrome".



Ảnh minh họa cho "Vi khuẩn điện"


Các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ rằng các dây nano vi khuẩn là các tiêm mao (pili) (pili theo tiếng Latin là "lông") có những đặc điểm giống lông thường có ở các vi khuẩn khác, cho phép chúng bám chặt vào các bề mặt và thậm chí kết nối với nhau. Với sự tương đồng về hình dạng, thật dễ để tin rằng các dây nano là các tiêm mao. Nhưng Moh El-Naggar, Phó giáo sư Đại học Colombia, nói rằng ông luôn thận trọng tránh nói rằng ông biết chắc đó là chúng.


"Ý tưởng tiêm mao là giả thuyết vững nhất, nhưng chúng tôi đã luôn luôn thận trọng bởi vì thành phần và cấu trúc chính xác là rất khó nắm bắt. Sau đó, chúng tôi giải quyết những thách thức thực nghiệm và các dữ liệu chắc chắn đã dẫn chúng tôi theo một hướng hoàn toàn khác. Theo nhiều cách, hóa ra đây là cách thậm chí thông minh hơn để vi khuẩn cấp năng lượng cho bản thân", ông nói.


Manh mối đầu tiên có được từ việc theo dõi các gen của vi khuẩn. Trong quá trình hình thành các dây nano, các nhà khoa học ghi nhận sự gia tăng sự biểu hiện của các gen vận chuyển điện tử, chứ không tăng tương ứng sự biểu hiện của các gen pili. Bị thách thức bởi bằng chứng khác về dây nano, tiếp đo nhóm nghiên cứu cần tìm hiểu thực sự chúng là cái gì. El-Naggar cùng Sahand Pirbadian, nghiên cứu sinh của trường đưa ra một chiến lược đơn giản và khéo léo để thực hiện khám phá này. Bằng cách lấy đi oxy khỏi vi khuẩn, các nhà nghiên cứu có thể để buộc các vi khuẩn căng các dây nano của chúng theo yêu cầu, cho phép quá trình này được quan sát trong thời gian thực. Và bằng cách nhuộm màng vi khuẩn, periplasm, tế bào chất, và các protein cụ thể, các nhà nghiên cứu có thể quay phim quá trình các dây nano vươn ra - xác nhận rằng chúng dựa trên màng, chứ không liên quan già đến tiêm mao.


Việc hiểu được cách hoạt động của vi khuẩn điện này có những ứng dụng vượt ra ngoài phòng thí nghiệm. Những sinh vật này có khả năng giải đáp một số những câu hỏi lớn về bản chất của sự sống, bao gồm cả những dạng sống chúng ta có thể tìm thấy trong môi trường khắc nghiệt, như trong không gian. Ngoài ra, nghiên cứu này có tiềm năng chỉ dẫn tạo ra các mạch vi khuẩn sống - hình thành nền tảng các thiết bị lai điện tử - tổng hợp sinh học.


Theo Cục thông tin khoa học và công nghệ quốc gia NASATI (www.vista.gov.vn)