Ученые из США превратили гриб в бионический "генератор электричества"

Биологи превратили обычные шампиньоны в своеобразные «зеленые» генераторы электричества, вставив внутрь их наночастицы с цианобактериями и сеть наноэлектродов из нитей графена. Результаты полевых испытаний таких «живых батареек» были представлены в журнале Nano Letters.

«Гриб в данном случае играет роль очень удобной обитания для этих микробов, защищающей и питающей их. Мы впервые показали, что людям по силам создавать гибридные системы, заставив представителей двух разных царств жизни вступить в искусственный симбиоз», — объясняет Садип Джоши (Sudeep Joshi) из Технологического института Стивенса в Хобокене (США).

Царство биомашин

Многие живые организмы, в том числе растения, микробы и даже некоторые животные, могут проводить, вырабатывать электрический ток и использовать его для своих собственных целей. Ученые достаточно давно изучают то, как они это делают, и пытаются улучшить эти способности и приспособить их для практических целей.

К примеру, два года назад шведские химики превратили обычную розу в своеобразный конденсатор, пропитав ее стебли раствором особого токопроводящего полимера, не мешающего жизни растения. Используя подобные «живые провода», биологи создали первые «растительные» транзисторы и даже превратили листья растений в своеобразные экраны, меняющие цвет при разных напряжениях тока. 

Джоши и его коллеги пошли дальше – они создали, как выражаются сами ученые, первый «бионический организм», способный производить электричество и состоящий из разных живых существ и нескольких рукотворных конструкций.

Ученые из США превратили гриб в бионический "генератор электричества"

Ученые, как отмечают биотехнологи, достаточно давно пытаются приспособить различные «электрические» бактерии, в том числе некоторые сине-зеленые водоросли, для производства и запасания энергии.

Первые же эксперименты показали, что сделать это не так просто. Микробы оказались крайне чувствительными к неблагоприятным условиям жизни, из-за чего они очень быстро гибнут без постоянного обновления их среды обитания. Это происходит, к примеру, после их высадки на поверхность «зеленых» солнечных батарей. 

Грибная коммуна

Американские исследователи нашли остроумное решение для этой проблемы, обратив внимание на то, что идеальные условия для обитания подобных бактерий можно найти на поверхности и в толще обычных грибов. Их мякоть содержит большое количество воды и нутриентов, и внутри нее поддерживаются достаточно стабильные условия, защищенные от воздействия внешних факторов.

Руководствуясь этой идеей, Джоши и его команда «упаковала» несколько колоний цианобактерий из рода Anabaena в специальные наночастицы из токопроводящих полимеров, препятствовавших их побегу, и высадила их на поверхность настоящих и искусственных шампиньонов. 

Эти бактерии были распределены по грибу таким образом, что они находились неподалеку от нитей из графена, вставленных внутрь плодового тела и «напечатанных» на его шляпке. Благодаря этому один такой шампиньон вырабатывал достаточно много электричества – около 65 наноампер – если на его падает свет лампы или Солнца. 

Одного подобного «бионического гриба» хватит для постоянной подпитки несложных электронных датчиков, а поляна таких шампиньонов сможет обеспечить необходимой энергией аудиоплеер или какой-то другой маломощный гаджет.

Что самое важное, численность цианобактерий, «вставленных» в грибы, оставалась стабильной на протяжении всего эксперимента. Это не было характерно для микробов, высаженных на поверхность искусственных шампиньонов – они почти полностью погибли к третьему дню опытов.

«У подобного бионического подхода огромные перспективы. К примеру, можно комбинировать грибы не с одним, а с разными типами микробов, часть из которых будет светиться, другие – играть роль детекторов токсинов, производить топливо или решать другие задачи», — заключает Ману Маннур (Manu Mannoor), коллега Джоши.