Πριν από δύο χρόνια, ο μικροβιολόγος Lars Peter Nielsen του Πανεπιστημίου του Aarhus στη Δανία μελετούσε τη λάσπη στο θαλασσό του λιμανιού της πόλης όταν ανακάλυψε κάτι απροσδόκητο: Η λάσπη έτρεχε με ανιχνεύσιμα επίπεδα ηλεκτρικής ενέργειας. Εκείνη την εποχή, μαζί με τους συναδέλφους του, υποψιαζόταν ότι τα ηλεκτρικά ρεύματα θα μπορούσαν να αποδοθούν σε κάποιο είδος εξωτερικού δικτύου μεταφοράς μεταξύ μεμονωμένων βακτηρίων ή άλλων μικροσκοπικών οργανισμών.
Η αλήθεια, που περιγράφεται σε δημοσίευμα που δημοσιεύθηκε χθες στο Nature , είναι ακόμη πιο περίεργη. "Τα πειράματά μας έδειξαν ότι οι ηλεκτρικές συνδέσεις στον πυθμένα πρέπει να είναι στερεές κατασκευές που κατασκευάζονται από βακτήρια", ανέφερε ο Δρ Christian Pfeffer, ο κύριος συγγραφέας της εφημερίδας. Η ομάδα του, που συνεργάζεται με ερευνητές του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας, βρήκε ένα νέο τύπο πολυκύτταρων βακτηρίων που συμπεριφέρονται σαν ηλεκτρικά καλώδια, ικανά να μεταφέρουν ηλεκτρισμό σε απόσταση αρκετών εκατοστών, πολύ μεγαλύτερα απ 'ό, τι είχαν φανταστεί οι επιστήμονες.
Η ομάδα ανακάλυψε τα βακτηρίδια, τα οποία ανήκουν στην οικογένεια Desulfobulbaceae, εξετάζοντας τη λάσπη θαλασσινού νερού κάτω από μικροσκόπιο. Επειδή τα βακτήρια είναι τόσο μικρά και εύθραυστα - εκατό φορές λεπτότερα από τα ανθρώπινα μαλλιά - δεν υπάρχει τρόπος να μετρήσουμε άμεσα το ηλεκτρικό ρεύμα που μεταφέρουν, αλλά οι ερευνητές βρήκαν διάφορους τύπους έμμεσων ενδείξεων ότι κάνουν ηλεκτρική ενέργεια.
Τα βακτήρια είναι ευθυγραμμισμένα κατακόρυφα στο ίζημα και όταν οι αγώγιμοι κλώνοι βολφραμίου τραβιούνται οριζόντια κατά μήκος των βακτηριδίων, τα βακτήρια βραχυκυκλώνονται και το ηλεκτρικό ρεύμα διακόπτεται (όπως ένας εκσκαφέας που κόβει τα καλυμμένα καλώδια). Επιπλέον, όταν τοποθετήθηκαν φίλτρα για να εμποδίσουν την ανάπτυξη των βακτηριδίων, το ηλεκτρικό ρεύμα έκλεισε, εκτός και αν οι πόροι του φίλτρου ήταν αρκετά μεγάλοι για να αναπτυχθούν τα βακτηρίδια.
Είναι αξιοσημείωτο ότι, κάτω από ένα μικροσκόπιο, τα βακτήρια μοιάζουν κάπως με τα καλώδια που χρησιμοποιούνται στις ηλεκτρικές συσκευές. Μέσα σε κάθε βακτήριο, διανέμονται 15 έως 17 διακριτές ίνες κατά μήκος, κάθε μία από τις οποίες μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια. Οι μακριές ίνες αποτελούνται από πολλά συνδεδεμένα κύτταρα, κάθε ένα μόνο μικρόμετρο.
Μια διατομή των βακτηρίων αποκαλύπτει τις μεμονωμένες αγώγιμες ίνες που τρέχουν κατά μήκος τους, που περιέχονται μέσα σε κάθε κύτταρο. (Εικόνα από τον Karen E. Thomsen) Μια φυσική ερώτηση που τίθεται είναι γιατί τα βακτηρίδια θα πάνε στο πρόβλημα της εξελίξεως της ασυνήθιστης δυνατότητας ηλεκτρικής ενέργειας. Η απάντηση μπορεί να είναι τόσο συναρπαστική όσο τα ίδια τα βακτηρίδια. Αποδεικνύεται ότι μόλις λίγα εκατοστά κάτω από το θαλασσινό νερό είναι μια πλούσια, σε μεγάλο βαθμό αναξιοποίητη πηγή ενέργειας: αρνητικά φορτισμένα άτομα θείου που ονομάζονται σουλφίδια.
Ο λόγος που οι περισσότεροι οργανισμοί δεν είναι σε θέση να συγκεντρώσουν την ενέργεια από αυτές τις χημικές ουσίες είναι ότι η γύρω λάσπη είναι σε μεγάλο βαθμό χωρίς οξυγόνο. Υπάρχει μια πλούσια σε ενέργεια πηγή τροφής δότη ηλεκτρονίων, αλλά οι οργανισμοί χρειάζονται οξυγόνο για να δεχτούν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια ως μέρος της εξίσωσης συγκομιδής ενέργειας που είναι γνωστή ως αναπνοή. Είναι ανάλογο με την ανάγκη μας τόσο να τρώμε τροφή (τα σουλφίδια) όσο και να αναπνέουμε αέρα (το οξυγόνο) για να επιβιώσουμε.
Τα βακτήρια λύνουν αυτό το πρόβλημα περνώντας την απόσταση μεταξύ της τροφής και της πηγής οξυγόνου τους με ένα κύκλωμα ικανό να μεταφέρει ηλεκτρόνια. Στο κάτω άκρο, ο οργανισμός συλλέγει ενέργεια από τα σουλφίδια, στη συνέχεια στέλνει τα ηλεκτρόνια προς τα πάνω. Στην κορυφή, κοντά στο πλούσιο σε οξυγόνο θαλασσινό νερό, είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει το άφθονο οξυγόνο που είναι διαθέσιμο για τη διεξαγωγή της αναπνοής.
Τα βακτήρια διεξάγουν ηλεκτρόνια κατακόρυφα, συγκεντρώνοντας ένα ενεργειακό resevoir και μια πηγή οξυγόνου. (Εικόνα μέσω Φύση) Ως αποτέλεσμα, τα βακτηρίδια έχουν βρεθεί μέχρι στιγμής μόνο σε ιζήματα αναερόβιων θαλασσινών - αλλά σε αυτά τα περιβάλλοντα, η ερευνητική ομάδα βρήκε ένα εκπληκτικό ποσό από αυτά. Κατά μέσο όρο, σε κάθε κυβικό εκατοστό του δοκιμασμένου ιζήματος, βρήκαν 40 εκατομμύρια κύτταρα αυτού του τύπου βακτηρίων, ένα ποσό που υπολογίζουν ότι θα μπορούσε να αποτελέσει 117 μέτρα από το καλώδιο μεταφοράς υπερήχων.
Αν και οι οργανισμοί έχουν ταξινομικά τοποθετηθεί ταξινομικά σε μια υπάρχουσα οικογένεια βακτηρίων, οι ερευνητές λένε ότι είναι ριζικά διαφορετικοί από οποιοδήποτε άλλο βακτήριο που έχουμε βρει μέχρι στιγμής. "Είναι τόσο διαφορετικοί που πιθανόν να θεωρηθούν ως ένα νέο γένος", δήλωσε ο Nielsen στον Ed Yong στο Discover 's Not Exactly Rocket Science, σημειώνοντας ότι μοιράζονται μόνο το 92% του DNA τους με οποιοδήποτε άλλο είδος στην οικογένεια.
Στο ίδιο κομμάτι, ο Nielsen μιλούσε επίσης για το ενδεχόμενο ότι τα μέχρι τώρα ανακαλυφθέντα είδη μπορεί να είναι πολύ πιο πανταχού παρόν από ό, τι σήμερα. "Φαίνονται να είναι ο βέλτιστος οργανισμός σε οποιοδήποτε σημείο όπου θα έχετε λιγότερα οξυγόνο. Γιατί δεν είναι παντού; "ρώτησε ο Nielsen. "Ή είναι παντού;"
