Электропроводящие бактериальные нити оказались распространены шире, чем считалось

Микробиологи под руководством Дерека Ловли из Массачусетского университета в Амхерсте, первооткрывателя электропроводящих микрофиламентов или «нанопроводов» у бактерии Geobacter, сообщают об обнаружении таких структур у многих других видов. Это значительно расширяет область исследований электропроводящих филаментов. Подробности опубликованы в International Society of Microbial Ecology Journal.

• Новое понимание эволюции. Ранее считалось, что для образования электропроводящих пилей (e-pili) необходим очень короткий белковый субъединица (пилин), как у Geobacter. Однако оказалось, что некоторые гораздо более крупные пилины также могут формировать e-pili, и эта способность независимо возникала многократно в ходе эволюции различных микробных групп.
• Практическое значение. E-pili играют важную роль в биогеохимических циклах углерода и металлов и имеют потенциал в качестве «зелёных» электронных материалов.
• Новые перспективы. Обнаружены бактерии с филаментами диаметром до 10 нанометров (у Geobacter — всего 3 нм). Более толстые «провода» легче манипулировать при создании устройств (например, нанопроводниковых сенсоров) и изучать их структуру.
• «Зелёная» электроника. Производство электронных биоматериалов с помощью микробов требует меньше энергии, не использует агрессивные химикаты и дешёвые субстраты (например, уксус для Geobacter), что является устойчивой альтернативой традиционному производству.
• Экспериментальное подтверждение. Учёные заменили нативные гены пилина у G. sulfurreducens на гены от других бактерий (например, Calditerrivibrio nitroreducens). Генетически модифицированные штаммы производили сравнимую плотность тока в микробных топливных элементах, что подтвердило проводимость их пилей.
• Метод поиска. Для поиска генов-кандидатов у других микроорганизмов использовался критерий высокой плотности ароматических аминокислот и отсутствия больших промежутков без них вдоль цепи пилина — ключевая гипотеза проводимости e-pili у Geobacter.

Это открытие указывает на широкое филогенетическое разнообразие микроорганизмов, способных к внеклеточному электронному обмену с помощью e-pili, и открывает новые источники биологических электронных материалов.