電気細菌

電子から直接エネルギーを得る細菌

電気細菌は、糖やその他の栄養素の代謝を必要とせず、様々なエネルギーポテンシャルで電子を直接消費・排出する電気発生細菌の一種である。^{[1]この形態の生命体は、特に低}酸素環境に適応していると考えられる。多くの生命体は、糖の代謝で生成される過剰な電子を放出するために酸素環境を必要とする。低酸素環境では、この電子放出経路は利用できない。代わりに、電気細菌は酸素の代わりに金属を「呼吸」し、その結果、電荷の摂取と排出の両方が効果的に行われる。^[2]

いくつかの電気細菌：

タンパク質ナノワイヤを作るシェワネラ^[3]
ピリンからタンパク質ナノワイヤを作るジオバクター^[4]
メタノバクテリウム・パルストレ^[5]
メタノコッカス・マリパルディス^[6]
マイコバクテリウム・スメグマティス^[7]^[8]
改変大腸菌（ジオバクターナノワイヤ遺伝子搭載）^[9]^[10]
海洋堆積物から得られた30種の細菌の広範なコレクション^[11]^[12]

参照

参考文献

^ ブラヒック、キャサリン. 「純粋なエネルギーで生きる電気生命体に会おう」.ニューサイエンティスト. 2019年2月18日閲覧。
^ フォックス＝スケリー、ジャスミン. 「電気だけを食べて排泄する微生物がいる」www.bbc.com . 2019年5月2日閲覧。
^ Gorby, Yuri A.; Yanina, Svetlana; McLean, Jeffrey S.; Rosso, Kevin M.; Moyles, Dianne; Dohnalkova, Alice; Beveridge, Terry J.; Chang, In Seop; Kim, Byung Hong; Kim, Kyung Shik; Culley, David E.; Reed, Samantha B.; Romine, Margaret F.; Saffarini, Daad A.; Hill, Eric A. (2006-07-25). 「Shewanella oneidensis strain MR-1 および他の微生物によって生成される導電性バクテリアナノワイヤ」米国科学アカデミー紀要103 (30): 11358– 11363. doi : 10.1073/pnas.0604517103 . ISSN 0027-8424. PMC 1544091. PMID 16849424 .
^ ヤルシン、シベル・エブル;オブライエン、J.パトリック。グー、ヤンチー。リース、クリストル。イー、ソフィア M.ジャイナ教、ルチ。スリカント、ヴィショク。ダール、ピーター J.ウィンストン、ハイン。ヴー、デニス。アチャリヤ、アタヌ。チャウドゥリ、スバジョティ。ヴァルガ、タマス;バティスタ、ビクター S.マルヴァンカール、ニキル S. (2020 年 10 月) 「電場は、導電性の高い微生物のOmcZナノワイヤーの生成を刺激します。」自然のケミカルバイオロジー。16 (10): 1136–1142。土井:10.1038/s41589-020-0623-9。ISSN 1552-4469。PMC 7502555。PMID 32807967。
^ S, Cheng; D, Xing; Df, Call; Be, Logan (2009-05-15). 「電気メタン生成による電流のメタンへの直接生物学的変換」. Environmental Science & Technology . 43 (10): 3953– 3958. doi :10.1021/es803531g. ISSN 0013-936X. PMID 19544913.
^ Deutzmann, Jörg S.; Sahin, Merve; Spormann, Alfred M. (2015-04-21). 「細胞外酵素は生体腐食および生体電気合成における電子取り込みを促進する」mBio . 6 (2): e00496–15. doi : 10.1128/mBio.00496-15 . ISSN 2150-7511. PMC 4453541. PMID 25900658 .
^ Grinter, Rhys; Kropp, Ashleigh; Venugopal, Hari; Senger, Moritz; Badley, Jack; Cabotaje, Princess R.; Jia, Ruyu; Duan, Zehui; Huang, Ping; Stripp, Sven T.; Barlow, Christopher K.; Belousoff, Matthew; Shafaat, Hannah S.; Cook, Gregory M.; Schittenhelm, Ralf B. (2023年3月). 「大気中の水素から細菌によるエネルギー抽出の構造的基盤」. Nature . 615 (7952): 541– 547. doi :10.1038/s41586-023-05781-7. ISSN 1476-4687. PMC 10017518. PMID 36890228 .
^ アシュリー・クロップ、クリス・グリーニング、リース・グリンター「薄い空気からの電気：バクテリア由来の酵素が大気中の水素からエネルギーを抽出」The Conversation . 2023年3月28日閲覧。
^ 植木俊之; ウォーカーデビッド JF; ウッドアードトレバー L.; ネビンケリー P.; ノネンマンスティーブン S.; ロブリーデレク R. (2020-03-20). 「導電性タンパク質ナノワイヤ製造のための大腸菌シャーシ」 . ACS Synthetic Biology . 9 (3): 647– 654. bioRxiv 10.1101/856302 . doi :10.1021/acssynbio.9b00506. ISSN 2161-5063. PMID 32125829. S2CID 212406633.
^ 「電気細菌が薄い空気と厚い空気から電流を生み出す」www.science.org . 2023年3月28日閲覧。
^ Rowe, Annette R.; Chellamuthu, Prithiviraj; Lam, Bonita; Okamoto, Akihiro; Nealson, Kenneth H. (2014). 「海洋堆積物中の微生物は、岩石栄養性不溶性基質代謝の代替として電極酸化能を有する」. Frontiers in Microbiology . 5 : 784. doi : 10.3389/fmicb.2014.00784 . ISSN 1664-302X. PMC 4294203. PMID 25642220 .
^ シンガー、エミリー（2016年6月）「電気で生きる新生命発見」Quanta Magazine。

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[1] ブラヒック、キャサリン. 「純粋なエネルギーで生きる電気生命体に会おう」.ニューサイエンティスト. 2019年2月18日閲覧。

[2] フォックス＝スケリー、ジャスミン. 「電気だけを食べて排泄する微生物がいる」www.bbc.com . 2019年5月2日閲覧。

[3] Gorby, Yuri A.; Yanina, Svetlana; McLean, Jeffrey S.; Rosso, Kevin M.; Moyles, Dianne; Dohnalkova, Alice; Beveridge, Terry J.; Chang, In Seop; Kim, Byung Hong; Kim, Kyung Shik; Culley, David E.; Reed, Samantha B.; Romine, Margaret F.; Saffarini, Daad A.; Hill, Eric A. (2006-07-25). 「Shewanella oneidensis strain MR-1 および他の微生物によって生成される導電性バクテリアナノワイヤ」米国科学アカデミー紀要103 (30): 11358– 11363. doi : 10.1073/pnas.0604517103 . ISSN 0027-8424. PMC 1544091. PMID 16849424 .

[4] ヤルシン、シベル・エブル;オブライエン、J.パトリック。グー、ヤンチー。リース、クリストル。イー、ソフィア M.ジャイナ教、ルチ。スリカント、ヴィショク。ダール、ピーター J.ウィンストン、ハイン。ヴー、デニス。アチャリヤ、アタヌ。チャウドゥリ、スバジョティ。ヴァルガ、タマス;バティスタ、ビクター S.マルヴァンカール、ニキル S. (2020 年 10 月) 「電場は、導電性の高い微生物のOmcZナノワイヤーの生成を刺激します。」自然のケミカルバイオロジー。16 (10): 1136–1142。土井:10.1038/s41589-020-0623-9。ISSN 1552-4469。PMC 7502555。PMID 32807967。

[5] S, Cheng; D, Xing; Df, Call; Be, Logan (2009-05-15). 「電気メタン生成による電流のメタンへの直接生物学的変換」. Environmental Science & Technology . 43 (10): 3953– 3958. doi :10.1021/es803531g. ISSN 0013-936X. PMID 19544913.

[6] Deutzmann, Jörg S.; Sahin, Merve; Spormann, Alfred M. (2015-04-21). 「細胞外酵素は生体腐食および生体電気合成における電子取り込みを促進する」mBio . 6 (2): e00496–15. doi : 10.1128/mBio.00496-15 . ISSN 2150-7511. PMC 4453541. PMID 25900658 .

[7] Grinter, Rhys; Kropp, Ashleigh; Venugopal, Hari; Senger, Moritz; Badley, Jack; Cabotaje, Princess R.; Jia, Ruyu; Duan, Zehui; Huang, Ping; Stripp, Sven T.; Barlow, Christopher K.; Belousoff, Matthew; Shafaat, Hannah S.; Cook, Gregory M.; Schittenhelm, Ralf B. (2023年3月). 「大気中の水素から細菌によるエネルギー抽出の構造的基盤」. Nature . 615 (7952): 541– 547. doi :10.1038/s41586-023-05781-7. ISSN 1476-4687. PMC 10017518. PMID 36890228 .

[8] アシュリー・クロップ、クリス・グリーニング、リース・グリンター「薄い空気からの電気：バクテリア由来の酵素が大気中の水素からエネルギーを抽出」The Conversation . 2023年3月28日閲覧。

[9] 植木俊之; ウォーカーデビッド JF; ウッドアードトレバー L.; ネビンケリー P.; ノネンマンスティーブン S.; ロブリーデレク R. (2020-03-20). 「導電性タンパク質ナノワイヤ製造のための大腸菌シャーシ」 . ACS Synthetic Biology . 9 (3): 647– 654. bioRxiv 10.1101/856302 . doi :10.1021/acssynbio.9b00506. ISSN 2161-5063. PMID 32125829. S2CID 212406633.

[10] 「電気細菌が薄い空気と厚い空気から電流を生み出す」www.science.org . 2023年3月28日閲覧。

[11] Rowe, Annette R.; Chellamuthu, Prithiviraj; Lam, Bonita; Okamoto, Akihiro; Nealson, Kenneth H. (2014). 「海洋堆積物中の微生物は、岩石栄養性不溶性基質代謝の代替として電極酸化能を有する」. Frontiers in Microbiology . 5 : 784. doi : 10.3389/fmicb.2014.00784 . ISSN 1664-302X. PMC 4294203. PMID 25642220 .

[12] シンガー、エミリー（2016年6月）「電気で生きる新生命発見」Quanta Magazine。