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標題: 微生物另類呼吸術開啟永續能源契機 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2025-5-20 03:51 PM 標題: 微生物另類呼吸術開啟永續能源契機

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　　說到「呼吸」﹐直覺想到吸進氧氣﹑吐出二氧化碳﹐但對某些細菌﹐呼吸定義可能大大不同﹐不靠氧氣維生﹐甚至還靠「吐出電流」獲取能量。近日美國萊斯大學(Rice University)發現﹐某些細菌的特殊機制能在缺氧環境「呼吸」並產生電流﹐不僅解答學界長久謎團﹐也為潔淨能源之發展開啟新大門。論文4月刊登於《細胞》(Cell)期刊。
　　一般生物分解食物取得能量過程﹐最終需「電子接受者」才能完成整套代謝鏈。人類而言﹐電子接受者通常是氧氣。但某些細菌歷史遠比氧氣出現地球的時間還更早﹐地球還是缺氧環境時代就出現並演化出不依賴氧氣的生存機制﹐故它們即使在極端缺氧環境如海底火山口﹑泥沼﹐甚至人類腸道﹐依然能繁衍生存。
　　這次研究主要針對能在人體腸道存活的大腸桿菌(Escherichia coli)﹐研究團隊發現這些細菌會運用天然化合物「萘醌類」(naphthoquinones)﹐將菌體多餘電子轉到細胞外﹐稱之為「胞外呼吸作用」(extracellular respiration)。主要作者萊斯大學博士生比奇·巴比·昆杜(Biki Bapi Kundu)表示﹕「我們發現這種機制很簡單卻巧妙﹐萘醌分子就像微小快遞員能把電子從細菌內運至外部﹐幫助細菌持續代謝並產生能量。」萊斯大學團隊成功揭開謎團﹐這種「吐電呼吸」可能十分普遍﹐不僅改寫科學界對細菌呼吸方式的理解﹐也為微生物如何適應極端環境提供新線索。
　　萊斯團隊還與加州大學聖地牙哥分校(University of California, San Diego)合作﹐用電腦模擬細菌在完全缺氧但有導電表面的環境如何生長。結果顯示﹐細菌確實能靠「吐電」生存。後續實驗還證實﹐當細菌附著導電材料﹐即使沒有氧氣也能持續成長並產生微弱電流。這些微小細菌如天然微型發電機﹐只要給予養分和導體就能發電。會發電的細菌可對環保﹑永續能源等技術有深遠影響。污水處理或生物製造等工作﹐若能有效管理微生物「電子平衡」問題﹐效率與穩定性可大幅提升。也能發展出細菌驅動系統﹐直接將二氧化碳轉成有用有機物﹐就像植物光合作用吸收太陽能。不同的是﹐這次驅動的力量不是陽光﹐而是「電」。
　　主要作者之一阿喬─法蘭克林(Ajo-Franklin)教授表示﹕「我們研究將為人類勾勒出更智慧且永續的未來能源。」原來微生物世界依舊充滿許多驚喜﹐這次發現再次提醒人們﹕即使是科學家最熟悉的大腸桿菌﹐也有許多「密技」尚待發掘。

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