Два года назад микробиолог Ларс Питер Нильсен из Орхусского университета в Дании изучал грязь на морском дне городского порта, когда обнаружил нечто неожиданное: грязь текла с обнаруживаемым уровнем электричества. В то время он и его коллеги подозревали, что электрические токи могут быть связаны с какой-то внешней транспортной сетью между отдельными бактериями или другими микроскопическими организмами.
Правда, описанная в статье, опубликованной вчера в журнале Nature , еще более удивительна. «Наши эксперименты показали, что электрические соединения на морском дне должны быть твердыми структурами, построенными бактериями», - сказал в пресс-релизе ведущий автор статьи Кристиан Пфеффер, ведущий автор статьи. Его команда, работающая с исследователями из Университета Южной Калифорнии, обнаружила новый тип многоклеточных бактерий, которые ведут себя как электрические кабели и способны проводить электричество на расстоянии нескольких сантиметров, что намного больше, чем предполагали ученые.
Группа обнаружила бактерии, принадлежащие к семейству Desulfobulbaceae, изучив грязь морского дна под микроскопом. Поскольку бактерии настолько малы и хрупки - в сто раз тоньше человеческого волоса - нет никакого способа непосредственно измерить электрический ток, который они переносят, но исследователи обнаружили несколько типов косвенных доказательств того, что они проводят электричество.
Бактерии выровнены по вертикали в осадке, и когда непроводящие вольфрамовые нити были протянуты горизонтально через бактерии, бактерии замкнулись и электрический ток был прерван (как экскаватор, пробивающий заглубленные кабели). Кроме того, когда были установлены фильтры, чтобы блокировать рост бактерий, электрический ток отключался, если только поры фильтра не были достаточно большими для прорастания бактерий.
Примечательно, что под микроскопом бактерии немного похожи на кабели, используемые в электрических устройствах. Внутри каждой бактерии в длину идет от 15 до 17 различных волокон, каждое из которых способно проводить электричество. Длинные волокна состоят из множества соединенных ячеек, каждая длиной всего в один микрометр.
Поперечное сечение бактерий показывает отдельные проводящие волокна, которые проходят вдоль их длины, содержащиеся в каждой клетке. (Фото Карен Э. Томсен) Естественный вопрос, который нужно задать, заключается в том, почему у бактерий возникает проблема развития необычной способности проводить электричество. Ответ может быть таким же увлекательным, как и сами бактерии. Оказывается, что всего несколько сантиметров ниже морского дна - это богатый, практически неиспользованный источник энергии: отрицательно заряженные атомы серы, называемые сульфидами.
Причина, по которой большинство организмов не могут собирать энергию из этих химических веществ, заключается в том, что окружающая грязь в значительной степени лишена кислорода. Присутствует богатый энергией источник доноров электронов, но организмам необходим кислород, чтобы принять запасные электроны как часть уравнения сбора энергии, известного как дыхание. Это аналогично нашей потребности как есть пищу (сульфиды), так и дышать воздухом (кислородом), чтобы выжить.
Бактерии решают эту проблему, преодолевая расстояние между едой и источником кислорода с помощью цепи, способной переносить электроны. В нижней части организм получает энергию от сульфидов, а затем отправляет электроны вверх. Вверху, около богатой кислородом морской воды, она может использовать избыток кислорода, доступного для дыхания.
Бактерии проводят электроны вертикально, объединяя энергию и источник кислорода. (Изображение через природу) В результате бактерии были обнаружены только в анаэробных донных отложениях - но в этих условиях исследовательская группа обнаружила ошеломляющее их количество. В среднем на каждый кубический сантиметр тестируемого осадка они находили 40 миллионов клеток бактерий этого типа, которые, по их подсчетам, могли бы образовать 117 метров сверхтонкого проводящего кабеля.
Хотя эти организмы предварительно были таксономически отнесены к существующему семейству бактерий, исследователи говорят, что они радикально отличаются от любых других бактерий, которые мы обнаружили до сих пор. «Они настолько разные, что их, вероятно, следует считать новым родом», - сказал Нильсен Эд Йонгу в « Не совсем ракетостроении» Discover, отметив, что они разделяют только 92 процента своей ДНК с любыми другими видами в семействе.
В том же выпуске Нильсен размышлял о том, что ранее неизвестные виды могли быть гораздо более распространенными, чем теперь известно. «Они кажутся оптимальным организмом в любом месте, где вам не хватает кислорода. Почему они не везде? »- спросил Нильсен. «Или они везде?»
