Бактерии, проводящие электричество, раскрыли секрет крошечных батарей и больших медицинских достижений

Учёные сделали неожиданное открытие о том, как странные бактерии, живущие в почве и осадках, проводят электричество. Исследователи установили, что бактерии делают это с помощью бесшовной биологической структуры, ранее не встречавшейся в природе. Эту структуру можно использовать для миниатюризации электроники, создания мощных и крошечных батарей, разработки кардиостимуляторов без проводов и множества других медицинских достижений.

Ранее считалось, что Geobacter sulfurreducens проводит электричество через обычные волосоподобные отростки — пили. Однако исследователь из Медицинской школы Университета Вирджинии и его коллеги определили, что бактерии передают электричество через безупречно упорядоченные волокна, состоящие из совершенно другого белка. Эти белки окружают ядро из металлосодержащих молекул, подобно тому, как электрический провод содержит металлические жилы. Однако эта «нанопроволока» в 100 000 раз меньше ширины человеческого волоса.

Эта крошечная, но упорядоченная структура, по мнению исследователей, может быть чрезвычайно полезна для всего: от использования биоэнергии и очистки от загрязнений до создания биологических сенсоров. Она может фактически служить мостом между электроникой и живыми клетками.

Маленькие, но эффективные

Бактерии Geobacter играют важную роль в почве, включая облегчение минерального оборота и даже очистку от радиоактивных отходов. Они выживают в средах без кислорода и используют нанопровода, чтобы избавляться от избытка электронов — это можно считать их эквивалентом дыхания. Эти нанопровода давно интересовали учёных, но только сейчас исследователям из Университета Вирджинии, Йеля и Калифорнийского университета в Ирвайне удалось определить, как G. sulfurreducens использует эти органические провода для передачи электричества.

«Технологии [для понимания нанопроводов] не существовало до примерно пяти лет назад, когда достижения в криоэлектронной микроскопии позволили добиться высокого разрешения», — отметил Эдвард Х. Эгельман. «Теперь, понимая структуру этих нитей на атомном уровне, мы можем решать многие загадки природы».

Исследователи опубликовали свои выводы в научном журнале Cell.