فتوسنتز بی‌هوازی بوسیله انتقال مستقیم الکترون بین گونه‌های باکتریایی

اخبار دانشگاهی را از «کانال اخبار دانشگاهی SNN.ir» دنبال کنید

به گزارش خبرنگار دانشگاه خبرگزاری دانشجو، باکتریهای فتوسنتزکننده به طور غیرمستقیم مسئول تولید نیمی از غذا و مواد آلی مبتنی بر کربن در جهان هستند. به تازگی محققان نوع جدیدی از فتوسنتز مشارکتی را ما بین دو گونه باکتریایی کشف کرده‌اند. 

در محیط های بدون اکسیژن، الکترون‌ها بین میکروب‌هایی که نوعی همزیستی مسالمت‌آمیز تشکیل می‌دهند، جریان می‌یابد. شاید جذاب‌ترین مورد از این مکانیسم‌ها کشف انتقال مستقیم الکترون بین دو گونه باشد.

محققان باکتری Prosthecochloris aestaurii را که یک باکتری گوگرد سبز رنگ است از دریاچه‌ای در ایالت واشینگتن آمریکا جداسازی کردند. این باکتری برای رشد خود، قادر به فتوسنتز با نور خورشید همراه با گوگرد عنصری یا هیدروژن سولفید است. آنها دریافتند که P. aestuarii تمایل به تجمع حول یک الکترود کربن دارد. سپس P. aestuarii را  کشت دادند و دریافتند که این باکتری قادر به گرفتن الکترون ها از یک الکترود جامد و استفاده از آنها جهت فتوسنتز است.

باکتری صورتی رنگ Geobacter sulfurreducens که به خاطر توانایی‌اش در تبدیل ضایعات آلی به برق در سلول‌های سوختی میکروبی شهرت دارد، قادر به فتوسنتز نیست. این باکتری ترکیبات آلی مانند استات را مصرف کرده و همراه با تولید الکترون‌ها، کربن دی اکسید را دفع می‌کند.

محققان با این فرض که G. sulfurreducens می‌تواند الکترون ها را به سلول‌های P. aestuarii بدهد، هر دو ارگانیسم را در یک محیط بدون اکسیژن همراه با نوردهی حاوی استات کشت دادند که عاری از هر گیرنده یا دهنده الکترون بالقوه بود. از آنجایی که P. aestuarii قادر به تثبیت کربن‌دی‌اکسید در غیاب این عوامل نمی‌باشد و G. sulfurreducens نیز قادر به اکسید کردن استات در غیاب یک گیرنده الکترون نیست، آنها به این نتیجه رسیدند که یک کشت همزمان حاوی هر دو ارگانیسم منجر به انتقال الکترون بین آنها می‌شود. آنها این متابولیسم که فتوسنتز بدون اکسیژن را به تنفس بی‌هوازی گره می‌زند، «فتوسنتز بی هوازی سینتروفیک» نامیدند. به علاوه بعد از انجام کشت‌های متوالی و مشاهده رشد هر دو گونه، این اطمینان حاصل شد که تعامل سینتروفیک بین دو گونه همچنان پایدار می ماند.

این فرآیند علاوه بر اینکه از دیدگاه زیست محیطی حائز اهمیت می‌باشد، می تواند با استفاده از جمعیت های میکروبی فتوتروفیک مهندسی شده، برای کاربردهای بیوتکنولوژی مانند تصفیه پساب و تولید انرژی زیستی مورد بهره برداری قرار گیرد.