ব্যাকটেরিয়াল ন্যানোয়ারগুলি মাটিতে একটি বৈদ্যুতিক গ্রিড তৈরি করে - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

ভূগর্ভস্থ গভীর অক্সিজেন না থাকায়, সেখানে বসবাসকারী ব্যাকটেরিয়ারা যখন "শ্বাস নেওয়া" তখন তারা যে ইলেকট্রন উৎপন্ন করে তা থেকে পরিত্রাণ পেতে অন্যান্য উপায়ে বিবর্তিত হয়েছে। এই সমাধানগুলির মধ্যে একটি হল ইলেকট্রনগুলিকে ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য পরিবাহী ফিলামেন্টগুলি - ন্যানোয়ারগুলি -কে মাটিতে প্রেরণ করা, কিন্তু এই প্রক্রিয়াটির গুরুত্বপূর্ণ বিবরণ জীবপদার্থবিদদের বোঝার বাইরে রয়েছে।

গবেষকরা এ সময়ে ইয়েল বিশ্ববিদ্যালয়, US এবং নোভা ইউনিভার্সিটি লিসবন পর্তুগালে এখন পাওয়া গেছে যে জিনাসের ব্যাকটেরিয়ার জন্য জিওব্যাক্টর, একটি একক প্রোটিন পরিবার এই মাইক্রোবিয়াল ন্যানোয়ারগুলিকে চার্জ করার জন্য বৈদ্যুতিকভাবে সংযোগকারী "প্লাগগুলির" সিরিজের মতো কাজ করে। এই ব্যাকটেরিয়া কীভাবে ইলেক্ট্রন রপ্তানি করে তার মডেলটিকে আবিষ্কারটি ব্যাপকভাবে সরল করে এবং দলটি বলে যে এই "ন্যূনতম তারের যন্ত্রপাতি" ব্যাকটেরিয়া প্রজাতির মধ্যে সাধারণ হতে পারে।

মাটিতে বসবাসকারী ব্যাকটেরিয়াদের বাইরের ইলেকট্রন গ্রহণকারীদের কাছে উত্পন্ন ইলেকট্রন দান করার দুটি উপায় রয়েছে। প্রথমটিতে মাটির খনিজ পদার্থে ইলেকট্রন স্থানান্তর করা হয় এবং এটি এক্সট্রা সেলুলার ইলেক্ট্রন ট্রান্সফার (EET) নামে পরিচিত। দ্বিতীয়, সরাসরি আন্তঃপ্রজাতি ইলেক্ট্রন স্থানান্তর (DIET), অংশীদার প্রজাতি জড়িত। উভয় প্রক্রিয়াই জীবাণুর বেঁচে থাকার এবং সম্প্রদায় গঠনের ক্ষমতার জন্য অত্যাবশ্যক, কিন্তু তারা অদক্ষ হতে পারে। ব্যাকটেরিয়া পছন্দ করে জিওব্যাক্টর তাই পরিবাহী ন্যানোয়ার তৈরি করতে বিকশিত হয়েছে যা দ্রুত, দীর্ঘ-পরিসরের EET-কে সহজতর করে।

পাঁচটি প্রোটিন

প্রোটিন পরিবার ইয়েল-NOVA এই nanowires অপারেশন চাবিকাঠি হিসাবে চিহ্নিত দল পাঁচটি প্রোটিন রয়েছে. এরা সবাই ব্যাকটেরিয়ার অভ্যন্তরীণ এবং বাইরের ঝিল্লি - ব্যাকটেরিয়া পেরিপ্লাজম - এর মধ্যবর্তী স্থানে থাকে এবং তারা পেরিপ্লাজমিক সাইটোক্রোম ABCDE (PpcA-E) নামে পরিচিত। এই প্রোটিনগুলি ব্যাকটেরিয়া পৃষ্ঠের ফিলামেন্টগুলিতে ইলেক্ট্রন ইনজেকশন করে যা ন্যানোয়ার হিসাবে কাজ করে, "ধাতুর শ্বাস" এর জন্য একটি বৈদ্যুতিক সংযোগ তৈরি করে জিওব্যাক্টর.

এই বৈদ্যুতিক সংযোগ অনুমতি দেয় জিওব্যাক্টর বিপাকের সময় উত্পাদিত অতিরিক্ত ইলেকট্রনকে মধ্যস্থতাকারীর প্রয়োজন ছাড়াই মাটির খনিজগুলিতে স্থানান্তর করতে, ইয়েলের ব্যাখ্যা করে নিখিল মালভাঙ্কর, যিনি সহ-অধ্যয়নের নেতৃত্ব দেন কার্লোস সালগুইরো at NOVA. সংক্ষেপে, প্রোটিনগুলি একটি প্রাকৃতিক মাটি-ভিত্তিক "বৈদ্যুতিক গ্রিড" এর মধ্যে প্লাগ হিসাবে কাজ করে। এই গ্রিডটি অনেক ধরণের জীবাণুকে বেঁচে থাকতে এবং জীবনকে সমর্থন করার জন্য দায়ী হতে পারে, গবেষকরা বলছেন।

মাইক্রোস্কোপিক পিস্টন সাইটোক্রোম দিয়ে তৈরি ফিলামেন্ট পুশ করে

যদিও ব্যাকটেরিয়া ফিলামেন্টগুলি 2002 সালে প্রথম পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, বিজ্ঞানীরা প্রাথমিকভাবে ভেবেছিলেন যে তারা তথাকথিত পিলি প্রোটিন দ্বারা গঠিত ("পিলি" মানে ল্যাটিন ভাষায় "চুল")। অনেক ব্যাকটেরিয়া তাদের পৃষ্ঠে পিলি আছে, এবং জেনেটিক ডেটা পরামর্শ দিয়েছে যে এই চুলের মতো ফিলামেন্টগুলি একই ভূমিকা পালন করতে পারে জিওব্যাক্টr, মালভাঙ্কর বলেছেন। 2021 সালে, তবে, মালভাঙ্কারের ল্যাবের গবেষকরা পিলির পারমাণবিক কাঠামোর সমাধান করেছেন এবং দেখিয়েছেন যে তারা পরিবর্তে পিস্টন হিসাবে কাজ করে যা সাইটোক্রোম দিয়ে তৈরি ফিলামেন্টগুলিকে ঠেলে দেয়। এছাড়াও, OmcS এবং OmcZ নামে পরিচিত সাইটোক্রোমের পারমাণবিক কাঠামোতে ধাতু-ধারণকারী হিম অণুর একটি চেইন রয়েছে যা ইলেকট্রন বহন করে (উপরের ছবিতে লাল)।

যদিও এই পারমাণবিক কাঠামোগুলি ব্যাখ্যা করে যে কীভাবে ন্যানোয়ারগুলি ইলেকট্রন পরিবহন করে, ন্যানোয়ার এবং ব্যাকটেরিয়ার পৃষ্ঠের মধ্যে সংযোগটি একটি রহস্য রয়ে গেছে, তিনি যোগ করেছেন। এর কারণ হল বেশিরভাগ কোষের পৃষ্ঠতল বৈদ্যুতিকভাবে অ-পরিবাহী।

"এটি মনে করা হয়েছিল যে ব্যাকটেরিয়া ঝিল্লিতে এমবেড করা প্রোটিনের আরেকটি পরিবার, যাকে পোরিন সাইটোক্রোম বলা হয়, ব্যাকটেরিয়া তাদের অনুপস্থিতিতেও বিদ্যুৎ প্রেরণ করতে সক্ষম হওয়া সত্ত্বেও এই সংযোগের জন্য দায়ী," মালভাঙ্কার ব্যাখ্যা করেন। "ন্যানোয়ারে ইলেকট্রন স্থানান্তরকারী পেরিপ্লাজমিক প্রোটিনের উপস্থিতি কোনও মধ্যবর্তী ইলেকট্রন বাহকের প্রয়োজনীয়তা দূর করে এবং ব্যাখ্যা করে যে কীভাবে কোষগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে দ্রুত হারে ইলেকট্রন প্রেরণ করে (প্রতি সেকেন্ডে এক মিলিয়ন ইলেকট্রন), যদিও প্রোটিনের ইলেকট্রনগুলি কমপক্ষে 10 বার গতিতে চলতে পারে। ধীর।"

PpcA-E এবং OmcS-এর মধ্যে সম্পর্ক তৈরি করা

গবেষকরা ওএমসিএস-এ ইলেকট্রনের শক্তি পরিমাপ করে শুরু করেছিলেন। তারা দেখতে পেল যে এটি PpcA-E এর মতই ছিল, কোন দলের সদস্য ক্যাথরিন শিপস বলেছেন আশ্চর্যজনক কারণ OmcS পরিমাপ 0.1 V দ্বারা পৃথক হবে বলে আশা করা হয়েছিল। "OmcS-এ প্রথম পরিমাপের সময় (2011 সালে), আমরা জানতাম না যে OmcS ন্যানোয়ার তৈরি করেছে," শিপস বলেছেন, যিনি এই কাজের এই অংশটি সম্পাদন করেছিলেন . "এই পূর্ববর্তী পরিমাপগুলি সাইটোক্রোমগুলিকে নন-ফিলামেন্টাস হিসাবে বিবেচনা করে তৈরি করা হয়েছিল, এমন কিছু যা এই বড় অসঙ্গতিকে ব্যাখ্যা করতে পারে।"

2015 সালে, সালগুইরো এবং NOVA-তে সহকর্মীরা অনুমান করেছিলেন যে PpcA-Es ইলেকট্রনগুলি OmcS-এ স্থানান্তর করতে পারে। যাইহোক, বিশুদ্ধ OmcS nanowires পেতে অসুবিধার কারণে এই অনুমান পরীক্ষা করা সম্ভবপর ছিল না। মালভাঙ্কর বলেছেন যে Shipps এর অনুসন্ধান ছবিতে যোগ করেছে পরামর্শ দিয়ে যে PpcA-E সরাসরি OmcS-কে ইলেক্ট্রন দান করতে পারে - যা অন্য দলের সদস্য, বিশোক শ্রীকান্ত, ব্যাকটেরিয়া থেকে নিষ্কাশন করার সময় OmcS এবং PpcA-E একসাথে থাকে তা লক্ষ্য করার পরে প্রস্তাবিত। "এই সমস্ত ফলাফলগুলি আমাদের প্রস্তাব করতে চালিত করে যে PpcA-E ইলেকট্রনকে ন্যানোয়ারে প্রেরণ করতে পারে," তিনি বলেছেন। দুটি গ্রুপ তখন পারমাণবিক চৌম্বকীয় অনুরণন স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করে তাদের অনুমান নিশ্চিত করেছে।

"আমাদের আবিষ্কারটি কীভাবে ব্যাকটেরিয়া পৃথক প্রোটিনের মধ্যে ধীর ইলেকট্রন প্রবাহকে অতিক্রম করে ইলেকট্রন রপ্তানি করে তার মডেলটিকে ব্যাপকভাবে সরল করে," মালভাঙ্কার বলেছেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. “আমাদের দলের আরেক সদস্যের আবিষ্কার, কং শেন, যে এই প্রোটিন পরিবারটি বিবর্তনীয় এবং অনেক প্রজাতি জুড়ে সংরক্ষিত, শুধু নয় জিওব্যাক্টর, মানে এই ন্যূনতম তারের যন্ত্রপাতি অনেক ব্যাকটেরিয়ায় সর্বব্যাপী হতে পারে।"

গবেষকরা, যারা তাদের কাজ রিপোর্ট প্রকৃতি যোগাযোগ, এখন নতুন আবিষ্কৃত প্রক্রিয়াকে ব্যাকটেরিয়াতে প্রকৌশলী করছে যা জলবায়ুর জন্য গুরুত্বপূর্ণ বা জৈব জ্বালানি তৈরি করতে সক্ষম। উদ্দেশ্য হল এই উপকারী জীবগুলিকে দ্রুত বৃদ্ধি পেতে সাহায্য করা। "আমরা সাইটোক্রোম ওএমসিজেডের আরেকটি ন্যানোয়ার কীভাবে চার্জ করা হয় এবং এই প্রক্রিয়াগুলিতে পোরিন-সাইটোক্রোমের ভূমিকা চিহ্নিত করার বিষয়েও কাজ করছি," মালভাঙ্কার বলেছেন।

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/bacterial-nanowires-make-an-electrical-grid-in-the-soil/