W skrócie: bakteria elektryczna oddychająca metalami

W osadach morskich na dużych głębokościach może brakować tlenu. Ale to nie przeraża bakterii Shewanella oneidensis. Aby przeżyć środowisku, w którym nie ma tlenu, mikrob ten dosłownie oddycha metalami. Innymi słowy, posługuje się żelazem i manganem jako akceptorami elektronów.

Elementy te są obecne w środowisku zewnątrzkomórkowym, a to oznacza, że bakterie muszą wejść w kontakt z tymi substratami, aby przenieść ich ładunek elektryczny przez swoją błonę komórkową.

Przepływ elektronów to dosłownie prąd elektryczny, czyli bakterie Shewanella oneidensis produkują elektryczność, kiedy oddychają przy braku tlenu.

Mechanizmy odpowiedzialne za tranzyt ładunków poprzez błonę komórkową są nieznane, ale naukowcy mają dwie teorie. Pierwsza mówi o transferze elektronów, który mogą zapewniać białka błony komórkowej. Druga o transferze elektronów zapewnianym przez inne molekuły, mogące przechodzić przez podwóją warstwę fosfolipidową.

Według wcześniejszych badań, to ta pierwsza hipoteza może być słuszna. Udało się nawet zidentyfikować 3 białka błony komórkowej.

Problemem jest to, że testy przeprowadzone na jednej z tych protein, nazwanej MtrC, wykazały, że jej działanie nie jest wystarczająco szybkie, a więc bakteria nie mogłaby oddychać dzięki niej.

Liang Shi z Pacific Northwest National Laboratory w USA stworzył sztuczną komórkę zbudowaną z błony lipidowej, w której znalazły się 3 wspomniane białka. Następnie strukturę tę wypełniono substancją dostarczającą elektrony i poddano ją kontaktowi z metalem. Wszystko to przy braku tlenu.

Okazało się, że przepływ elektronów był milion razy szybszy niż to, co sugerowały poprzednie badania.

Prace ukazały się w przeglądzie PNAS.

Być może odkrycia te przyczynią się w przyszłości do opracowania nowych biobaterii, czyli baterii bakteryjnych.