Két évvel ezelőtt Lars Peter Nielsen, a dániai Aarhusi Egyetem mikrobiológusa tanulmányozta a sárot a város kikötőjének tengerfenékén, amikor valami váratlant fedezett fel: Az iszap észlelhető villamosenergia-szinttel futott. Abban az időben kollégáival azt gyanította, hogy az elektromos áramok valamilyen külső transzporthálózatnak tulajdoníthatók az egyes baktériumok vagy más mikroszkopikus szervezetek között.
Az igazság, amelyet egy tegnap a Nature- ben közzétett cikkben írtak le , még meglepőbb. "Kísérleteink azt mutatták, hogy a tengerfenék elektromos csatlakozásának szilárd szerkezetűnek kell lennie, amelyet baktériumok építenek" - nyilatkozta Christian Pfeffer doktori hallgató, a cikk vezető szerzője a sajtóközleményben. Csapata, a Dél-Kaliforniai Egyetem kutatóival együttműködve, új típusú többsejtű baktériumokat talált, amelyek elektromos kábelekként viselkednek, és több centiméter távolságon keresztül képesek áramot vezetni, ami jóval nagyobb, mint a tudósok korábban elképzeltek.
A csoport felfedezte a Desulfobulbaceae családba tartozó baktériumokat a tengerfenék iszapjának mikroszkóp alatt történő vizsgálatával. Mivel a baktériumok annyira kicsik és törékenyek - százszor vékonyabbak, mint egy emberi haj -, nincs mód közvetlenül megmérni az általuk szállított elektromos áramot, ám a kutatók többféle közvetett bizonyítékot találtak arra, hogy áramot vezetnek.
A baktériumok vertikálisan igazodnak az üledékbe, és amikor a nem vezető volfrámszálakat vízszintesen húzták át a baktériumokon, akkor a baktériumok rövidre záródtak és az elektromos áram megszakadt (mint például az eltemetett kábeleket átvágó kotrógép). Ezenkívül, amikor szűrőket helyeztek be a baktériumok növekedésének megakadályozására, az elektromos áramot leállították, kivéve, ha a szűrő pórusai elég nagyok voltak ahhoz, hogy a baktériumok át tudják szaporodni.
Figyelemre méltó, hogy mikroszkóp alatt a baktériumok kissé hasonlítanak az elektromos eszközökhöz használt kábelekhez. Az egyes baktériumokon belül 15-17 különféle szál fut végig, mindegyik képes villamos energiát vezetni. A hosszú szálak sok összekapcsolt sejtből állnak, amelyek mindegyike csak mikrométer hosszú.
A baktériumok keresztmetszete feltárja az egyes vezető sejteket, amelyek hosszuk mentén futnak, és amelyek az egyes sejtekben találhatók. (Karen E. Thomsen képe) Természetes kérdés az, hogy a baktériumok miért kerülnének a bajba azáltal, hogy fejlesztették a szokatlan villamosenergia-vezetési képességet. A válasz ugyanolyan izgalmas lehet, mint maguk a baktériumok. Kiderült, hogy csak néhány centiméterrel a tengerfenék alatt gazdag, nagyrészt kihasználatlan energiaforrás: negatív töltésű kénatomok, úgynevezett szulfidok.
Ennek oka, hogy a legtöbb organizmus nem képes az ezekből a vegyi anyagokból az energiát kinyerni, az a tény, hogy a környező iszap nagyrészt mentes az oxigénből. Van egy energiagazdag, elektron donor táplálékforrás, de az organizmusoknak oxigénre van szükségük a tartalék elektronok elfogadásához a légzésként ismert energia-betakarítási egyenlet részeként. Hasonló ahhoz, hogy túléljük a táplálékot (a szulfidokat) és a levegőt (az oxigént).
A baktériumok ezt a problémát úgy oldják meg, hogy ételeik és oxigénforrásaik közötti távolságot meghúzzák egy elektronok hordozható áramkörével. Az alsó végén a szervezet energiát gyűjt a szulfidokból, majd felfelé továbbítja az elektronokat. Tetején, az oxigénnel gazdag tengervíz közelében, a rendelkezésre álló bőséges oxigént képes használni a légzés elvégzéséhez.
A baktériumok az elektronokat függőlegesen vezetik, összekapcsolva egy energiatárolót és egy oxigénforrást. (Kép a természet segítségével) Ennek eredményeként a baktériumokat eddig csak az anaerob tengerfenék üledékekben találták meg - de ezekben a környezetekben a kutatócsoport meglepően nagy mennyiségben találta meg őket. A vizsgált üledék mindegyik köbcentiméterében átlagosan 40 millió sejtet találtak az ilyen típusú baktériumokban, és az általuk kiszámított mennyiség 117 métert képezhet a szupertint vezető kábelből.
Noha a szervezeteket ideiglenesen taxonómiailag behelyezték egy létező baktériumcsaládba, a kutatók szerint radikálisan különböznek minden más baktériumtól, amelyet eddig találtunk. "Olyan annyira különböznek egymástól, hogy valószínűleg új nemzetségnek kell tekinteni őket" - mondta Nielsen Ed Yongnak a Discover ' Nem pontosan rakétatudománya című cikkben, megjegyezve, hogy DNSük csak 92% -át osztja meg a család bármely más fajával.
Ugyanebben a műben Nielsen megfontolta annak a lehetőségét is, hogy az eddig fel nem fedezett fajok sokkal mindenütt jelenlétesebbek lehetnek, mint manapság ismert. „Úgy tűnik, hogy optimális szervezet minden olyan helyen, ahol hiányzik az oxigén. Miért nem vannak mindenhol? - kérdezte Nielsen. - Vagy mindenhol vannak?
