미생물이 서로 전자를 주고받는 미지의 "전기공생"의 발견

JST press에서 인용 (원문은 여기)

JST과제 달성형기초연구의 일환으로, JST 전략적 창조연구추진사업형 연구 (ERATO) "하시모토 광에너지 변환시스템 프로젝트" (연구총괄: 하시모토 카즈히토)의 카토쇼이치로 연구원 (현 산업기술총합연구소 연구원)과 와타나베 카즈야 (현 도쿄약과대학 교수)는 미생물이 도전성 금속입자를 통하여 세포사이에 전기를 흐르게하여, 공생적에너지대사를 하는것을 발견하였다. 

본 프로젝트에서는, 그린에너지분야에있어 기대받고있는 미생물연료전지의 연구개발을  실시해왔다. 미생물연료전지는 바이오매스로부터 전기에너지를 생산하는 프로세스로, 절전형 폐수처리프로세스로서 유망하며, 전세계적으로 활발한 연구개발이 진행되고있다. 그러나, 미생물이 왜 인공적인 전극에 전자를 흐르게하는 능력을 갖고있는지는 불분명하였다.  

2종 미생물  (Geobacter sulfurreducens과Thiobacillus denitrificans)  의 공생관계

본 연구에서는, 환경중에도 전극이나 전선이 존재하고, 미생물이 전자를 주고받고있을것이라는 가정하에, 2종의 토양미생물 (Geobacter sulfurreducens과 Thiobacillus denitrificans)이 공생하고있는 곳에, 환경중에 보편적으로 존재하고 있는 도전성산화철 (Fe₃O_4, magnetite) 입자를 첨가했을때, 종래의 공생적대사와 비교하여 대사속도가 10배이상 상승하는것을 발견하였다. 이것은 도전성산화철중을 전자가 흘러, 2종의 미생물의 대사가 촉진된것을 의미하고있다. 

각종산화철을 첨가했을때 공생적 전자전달속도의 비교 

환경중에는 다양한 미생물이 생식하고있으며 이들사이에는 다양한 상호작용이 있을것으로 예상된다. 그러나, 파스퇴르를 통해 개발된 단이-순수배양기술을 기반으로 발전되어온 현재의 미생물학에있어, 미생물간의 상호작용에대한 지식은 상당히 제한되어있다. 환경중의 미생물의 미지의 공생관계를 밝힌 본연구의 성과는 미생물연료전지나 바이오가스생산의 고효율화를 위한 기반으로 폭넓은 영향을 미칠것으로 판단된다.

본연구는 도쿄대학 대학원공학계연구과 응용화학전공 하시모토 연구실, 또한 도쿄약과대학 생명과학부 생명에너지 공학연구실이 공동으로 진행하였으며, 이 성과는 미국과학잡지 PNAS에 온라인 속보판으로 2012년 6월 4일 공개되었다. 

Title: Microbial interspecies electron transfer via electric currents through conductive minerals (원문은 여기)