Před dvěma lety mikrobiolog Lars Peter Nielsen z Aarhus University v Dánsku studoval bláto na mořském dně městského přístavu, když objevil něco neočekávaného: Bláto se valilo s detekovatelnou úrovní elektřiny. V té době on a jeho kolegové měli podezření, že elektrické proudy lze přičíst nějaké vnější transportní síti mezi jednotlivými bakteriemi nebo jinými mikroskopickými organismy.
Pravda, popsaná v článku publikovaném včera v Nature , je ještě překvapivější. "Naše experimenty ukázaly, že elektrické propojení v mořském dně musí být pevné struktury postavené z bakterií, " uvedl v tiskové zprávě student PhD Christian Pfeffer, hlavní autor článku. Jeho tým ve spolupráci s vědci z University of Southern California našel nový typ mnohobuněčných bakterií, které se chovají jako elektrické kabely, schopné vést elektřinu na vzdálenost několika centimetrů, což je mnohem větší rozpětí, než si vědci dříve představovali.
Skupina objevila bakterie, které patří do rodiny Desulfobulbaceae, zkoumáním bahna mořského dna pod mikroskopem. Protože bakterie jsou tak malé a křehké - stokrát tenčí než lidské vlasy - neexistuje způsob, jak přímo měřit elektrický proud, který nesou, ale vědci našli několik typů nepřímých důkazů, že vedou elektřinu.
Baktérie jsou v sedimentu svisle vyrovnány, a když byly nevodivé wolframové prameny horizontálně taženy přes bakterie, bakterie byly zkratovány a elektrický proud byl přerušen (jako rypadlo prořezávající zakopané kabely). Navíc, když byly zavedeny filtry, které blokují růst bakterií, byl elektrický proud vypnut, pokud póry filtru nebyly dostatečně velké, aby bakterie mohly růst.
Je pozoruhodné, že pod mikroskopem vypadají bakterie trochu jako kabely používané v elektrických zařízeních. Uvnitř každé bakterie vede podélně 15 až 17 různých vláken, z nichž každé je schopné vést elektřinu. Dlouhá vlákna jsou tvořena mnoha spojenými buňkami, každá dlouhá pouze mikrometr.
Průřez bakterií odhaluje jednotlivá vodivá vlákna, která probíhají po jejich délce, obsažená v každé buňce. (Obrázek Karen E. Thomsen) Přirozenou otázkou je, proč by se bakterie dostaly do problémů s vývojem neobvyklé schopnosti vést elektřinu. Odpověď může být stejně fascinující jako samotné bakterie. Ukazuje se, že jen pár centimetrů pod mořským dnem je bohatý, do značné míry nevyužitý zdroj energie: záporně nabité atomy síry nazývané sulfidy.
Důvod, že většina organismů není schopna získat energii z těchto chemikálií, spočívá v tom, že okolní bahno je z velké části bez kyslíku. Je přítomen energeticky bohatý potravinový zdroj dárců elektronů, ale organismy potřebují kyslík, aby mohly přijmout náhradní elektrony jako součást rovnice sběru energie známé jako dýchání. Je to analogické s naší potřebou jíst jídlo (sulfidy) i dýchat vzduch (kyslík), abychom přežili.
Bakterie tento problém řeší přechodem mezi jejich potravou a zdrojem kyslíku obvodem schopným přenášet elektrony. Na spodním konci organismus získává energii ze sulfidů a poté vyšle elektrony nahoru. Nahoře, v blízkosti mořské vody bohaté na kyslík, je schopen použít hojný kyslík, který je k dispozici pro dýchání.
Bakterie vedou elektrony svisle a spojují energetický resevoir a zdroj kyslíku. (Obrázek přes přírodu) Výsledkem je, že bakterie byly dosud nalezeny pouze v anaerobních sedimentech mořského dna - ale v těchto prostředích výzkumný tým zjistil jejich ohromující množství. V průměru v každém krychlovém centimetru testovaného sedimentu našli 40 milionů buněk tohoto typu bakterií, takže jejich částka by mohla tvořit 117 metrů kabelu superthinu.
Ačkoli byly organismy pokusně taxonomicky umístěny do existující rodiny bakterií, vědci tvrdí, že se radikálně liší od jiných bakterií, které jsme dosud našli. "Jsou tak odlišné, že by pravděpodobně měli být považováni za nový rod, " řekl Nielsen Ed Yongovi ve společnosti Discover 's Not Exactly Rocket Science a poznamenal, že sdílejí pouze 92 procent své DNA s jiným druhem v rodině.
Ve stejném díle Nielsen také přemýšlel o možnosti, že dosud neobjevený druh může být mnohem všudypřítomnější, než je dnes známo. "Zdá se, že se jedná o optimální organismus na všech místech, kde nemáte dostatek kyslíku." Proč nejsou všude? “Zeptal se Nielsen. "Nebo jsou všude?"
