了不起的希瓦氏菌，清洁与发电两不误！

材料牛注：微生物世界有着无限可能，经加州大学圣芭芭拉分校的研究团队修饰的希瓦氏菌，既能清洁污水，又可产生电能。今天小编带你进入希瓦氏菌的世界一探究竟。

希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）是重金属的忠实粉丝。它可以清洁污水中的铁铅汞元素，甚至用来发电。加州大学圣芭芭拉分校（UCSB）的研究人员对细菌进行了化学修饰，增强其发电能力，为污水处理厂开启了另一扇“治水发电”的大门。

于 1988 年被分离出来的希瓦氏菌，是以纽约州最大的奥奈达湖而命名的。其细胞中的带电蛋白质，对它的“呼吸”至关重要。为了更好地利用细菌的这一发电特性（新陈代谢的一部分），研究团队开发出了一种名叫“DSFO+”的合成分子 —— 虽然改变了细菌的细胞膜，但因为带铁，所以仍然可以发电。

在希瓦氏菌的两个突变菌株的测试中，研究小组发现 DSFO+不仅可以完全取代天然的电流传导蛋白，而且能够提高微生物产能的效率。

论文合著者 Guillermo Bazan 表示：“我们构建的蛋白质替代分子修饰细胞膜，使其通过电子传递到膜表面促进呼吸。这种发电的窍门让我们有机会以前所未有的方式研究微生物物种的行为。”

通常，科学家们对有机体进行基因修饰，是一个相当复杂的过程，还得通过各种手段防止微生物从实验室“逃逸”到野外，因此基因修饰技术很难应用于现实中。另一方面通过化学方式改造的这种希瓦氏菌，其“影响”则相对有限。每经过一次繁殖，DSFO+ 的含量就会被稀释掉一部分，并最终恢复到“初始状态”。

联合主编Nathan Kirchhofer说：“很少有人从化学修饰的角度去考虑，我们实际上只是给细菌添加了一个外部代理，帮助细菌进行新陈代谢。据我们所知，这是第一次被证实。”

除了更有效地产生能量，DSFO +还可以用作电力适配器，为人工系统收获产生的电能。在它们的天然状态下，细菌（如：希瓦氏菌）不能与电极连通，但是这种合成分子则有可能。最终，微生物不仅可以用于分解废水中的污染物，而且在该过程中还能产生一定的电能。

同时，研究人员希望使用改良的细菌来研究物种的内部过程，这可能带来进一步的突破和新的应用。

“一个想法是移除电子，这是常见的，很容易实施，”Bazan说。 “但是，如果我们提供电子来进行化学反应，会发生什么呢？我们可以通过电子信号来监测微生物的健康吗？如果我们在生物体中放入一种药物，它将如何影响它的代谢？如果我们给微生物施压， 它如何呼吸？如果它是在一个微生物群落，它们会发送电子信号互相交流吗？我们可以拦截吗？我们可以记录吗？这些可能性现在变得可行，从根本上开辟了新的途径研究。”

原文链接：Harnessing electricity-generating bacteria to clean up drinking water.

文献链接：A Ferrocene-Based Conjugated Oligoelectrolyte Catalyzes Bacterial Electrode Respiration.

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，Meadow编译，点我加入材料人编辑部。

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