Приличащ на коса протеин, скрит вътре в бактерии, служи нещо като ключ за включване и изключване на природна „електрическа мрежа“, глобална мрежа от генерирани от бактерии нанопроводници, която прониква в цялата безкислородна почва и дълбокото океанско дъно, съобщават изследователи от Университета Йейл в списание Nature.
„Земята под краката ни, цялото земно кълбо е свързано електрически“, разказва Нихил Малванкар (Nikhil Malvankar), асистент по молекулярна биофизика и биохимия в Института по микробиологични науки в Уест Кампус в Йейл и водещ автор на статията. "Тези преди това скрити бактериални нишки преставляват молекулярен превключвател, контролиращ освобождаването на нанопроводници, които съставляват природна електрическа мрежа".
Почти всички живи същества дишат кислород, за да се отърват от излишните електрони, когато превръщат хранителните вещества в енергия. Без достъп на кислород обаче почвените бактерии, живеещи дълбоко под океаните или заровени под земята в продължение на милиарди години, са разработили начин да дишат като през шнорхел, чрез малки протеинови нишки, наречени нанопроводници.
Два протеина в почвени бактерии, които нямат кислород, по същество „издишват“ електрони в нанопроводници. Учените се опитват да използват тази естествена електрическа мрежа за генериране на електричество, нови биогорива и дори самовъзстановяващи се електронни компоненти.
Как точно тези почвени бактерии използват нанопроводници за издишване на електричество обаче остана загадка. От 2005 г. насам учените смятат, че нанопроводниците се състоят от протеин, наречен „pili“ („коса“ на латински), който се вижда на повърхността на много бактерии.
Но в изследване, публикувано през 2019 и 2020 г. , екип, ръководен от Малванкар, показа, че нанопроводниците са направени от напълно различни протеини.
„Това беше изненада за всички в областта, поставяйки под въпрос хиляди публикации за пили“, коментира Малванкар.
За новото проучване са използвани криоелектронна микроскопия, за да се разкрие, че тази нишковидна структура пили се състои от два протеина. Те не служат като самите нанопроводници, а остават скрити вътре в бактериите и действат като бутала за нанопроводниците в околната среда. Преди това никой не е подозирал такава структура.
Разбирането как бактериите създават нанопроводници ще позволи на учените да приспособяват бактериите да изпълняват множество функции - от борбата с патогенните инфекции или опасни биологични отпадъци до създаването на живи електрически вериги, обясняват авторите. Това също така ще помогне на учените, които се опитват да използват бактерии за генериране на електричество, създаване на биогорива и дори разработване на самовъзстановяваща се електроника.
“Structure of Geobacter pili reveals secretory rather than nanowire behaviour” by Yangqi Gu, Vishok Srikanth, Aldo I. Salazar-Morales, Ruchi Jain, J. Patrick O’Brien, Sophia M. Yi, Rajesh Kumar Soni, Fadel A. Samatey, Sibel Ebru Yalcin and Nikhil S. Malvankar, 1 September 2021, Nature. DOI: 10.1038/s41586-021-03857-w
Hidden Bacterial Hairs Power Nature’s “Electric Grid” – A Global Web of Bacteria-Generated Nanowires, Yale University
