Кабельные бактерии дышат кислородом с рекордной эффективностью
Исследователи из Орхусского университета (Дания) обнаружили, что кабельные бактерии, способные проводить электрический ток на сантиметровые расстояния, используют уникальную стратегию дыхания.
Эти бактерии живут на дне водоёмов, где кислород есть только у самой поверхности дна, а пища (органические вещества) закопана на несколько сантиметров вглубь.
Электрическое решение проблемы
В отличие от других организмов, кабельные бактерии решают эту проблему с помощью «биопроводов». Потребляя пищу в бескислородной зоне, они производят электроны и передают их по внутренним «проводам» к клеткам на поверхности, где электроны используются для восстановления кислорода из воды.
Кабельная бактерия состоит из множества клеток, выстроенных в линию и заключённых в общую оболочку, внутри которой проходят «провода».
Эксперимент и открытие
Учёные поместили бактерий в прозрачную камеру, где в центре был бескислородный ил с пищей, а с краёв диффундировал кислород. На границе этих зон образовался чёткий фронт из одноклеточных бактерий.
В микроскоп было видно, как отдельные кабельные бактерии располагались поперёк этого фронта, погружая один конец в зону с кислородом. Одна такая бактерия своим дыханием так сильно потребляла кислород, что искажала («вздувала») фронт одноклеточных бактерий, вынуждая их смещаться ближе к краю камеры.
Рекордное дыхание немногих клеток
Анализ величины этого «вздутия» позволил рассчитать скорость потребления кислорода. Оказалось, что менее 10% клеток кабельной бактерии занимаются дыханием, но делают это с интенсивностью, сопоставимой с самыми высокими известными в биологии показателями.
Это возможно благодаря электрическому току между клетками: клетки, контактирующие с кислородом, специализируются только на дыхании, в то время как остальные клетки переваривают пищу и обеспечивают рост, оставаясь в бескислородной среде.
Эволюционное преимущество
Предки кабельных бактерий были анаэробными, и кислород для них токсичен. Эволюция электрической связи с кислородом позволила им использовать энергию дыхания, не подвергая опасности большинство своих клеток.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.