"Живые" микропровода опутывают Землю

Ученые из Северо-западной тихоокеанской национальной лаборатории под руководством доктора Юрия Горби (Yuri Gorby) установили, что микроорганизмы, перерабатывающие токсичные металлы, способны выращивать электропроводящие нити из своих клеточных мембран, сообщает ScienceDaily. У металлоперерабатывающих бактерий могут даже вырастать «микроскопические провода» - фимбрии. Предполагается, что это свойство бактерий найдет применение в биоинжинерии, при создании электрических устройств.

В настоящее время обнаружено, что не только металлоперерабатывающие бактерии способны отращивать «провода». Многие другие виды микроорганизмов, включая те, что участвуют в процессах ферментации и фотосинтеза, способны создавать фимбрии при соответствующих внешних условиях. Проведя серию экспериментов с различными видами бактерий, ученые добились появления микроскопических проводов и продемонстрировали, что они проводят электричество. Микропровода, создаваемые бактериями, имеют около 10 нм в диаметре и образуют пучки диаметром до 150 нм. Длина проводов составляет от десятков до нескольких сотен микрон.

Было установлено, что провода появлялись в случае, если клетке требовалось избавиться от излишней энергии в форме электроном. Например, микроорганизм Шиванелла, интересный своей способностью связывать токсичные металлы в нетоксичные соединения, нуждается в кислороде или ином акцепторе электронов – для дыхания. А другой микроорганизм, цианобактерия, обменивается электронами с углекислым газом в процессе фотосинтеза.

Лишенные этих акцепторов электронов микропровода, выращиваемые бактериями, соединяют клетки между собой в электронно-интегрированное сообщество. Физиологическое и экологическое применения этих взаимосвязей не до конца понятно, считает д-р Горби, но, тем не менее, полученные результаты показывают наличие высокоорганизованного способа распределения энергии между членами древнейшего и наиболее жизнеспособного сообщества живых организмов на Земле.

В одном из экспериментов д-р Горби вырастил фимбрии у штамма бактерий, выведенного его коллегами. Эти проводки были плохими проводниками и практически не были способны переносить электроны. «Это показывает, что основным электропроводящим элементом в микропроводках является гистогематин. Правда, в этом необходимо еще раз убедиться», - считает ученый.

Чтобы максимально точно измерить токи, передаваемые проводами, ученые из университета Южной Калифорнии создали микробатареи, источником энергии в которых служат бактерии, выращенные в условиях недостатка электрон-акцепторов и питаемые лактатом или светом. Эксперимент показал, что подобные микробатареи могут вырабатывать электрический ток – правда, незначительный.

#gallery#

Однако соавтор работы, Джефф Маклин (Jeff Mclean), руководитель лаборатории по исследованию источников электричества на основе микроорганизмов, уверен, что небольшие изменения конструкции элементов питания и условий жизнедеятельности микроорганизмов уже продемонстрировали большой потенциал этих источников электричества. Например, так называемые «биопленки» - высокосвязанное бактериальное сообщество – показали наилучшие результаты по сравнению с другими конфигурациями.