Обнаружены живые силовые кабели
Международная исследовательская группа обнаружила нитевидные бактерии, которые функционируют как живые силовые кабели для передачи электронов на расстояния в тысячи длин клеток.
Бактериальные клетки Desulfobulbus, каждая из которых имеет длину всего в несколько тысячных долей миллиметра, невидимы невооруженным глазом. Однако при определенных условиях они образуют многоклеточную нить, способную передавать электроны на расстояние до 1 сантиметра в рамках процессов дыхания и питания.
Открытие ученых из Орхусского университета (Дания) и Университета Южной Калифорнии (USC) будет опубликовано в журнале Nature 24 октября.
"Перемещение электронов на такие огромные расстояния в полностью биологической системе считалось бы невозможным", — заявил Мох Эль-Наггар, доцент физики в USC Dornsife College и соавтор статьи в Nature.
Ранее ученые из Орхуса обнаружили на морском дне, казалось бы, необъяснимый электрический ток. Новые эксперименты показали, что эти токи опосредованы ранее неизвестным типом длинных многоклеточных бактерий, действующих как живые силовые кабели.
"Пока мы не нашли эти кабели, мы представляли себе некое кооперативное взаимодействие, при котором электроны транспортируются через внешние сети между разными бактериями. Было действительно неожиданно осознать, что всё это происходит внутри одного организма", — сказал Ларс Петер Нильсен из департамента бионаук Орхусского университета, один из авторов-корреспондентов статьи.
Команда изучала бактерии, обитающие в морских отложениях, которые получают энергию, окисляя сероводород (H2S). Клетки в нижней части живут в зоне, бедной кислородом, но богатой H2S, а клетки в верхней части — в зоне, богатой кислородом, но бедной H2S.
Решение? Они образуют длинные цепи, которые транспортируют отдельные электроны снизу вверх, завершая химическую реакцию и генерируя жизненно важную энергию.
"У вас есть клетки-«кормильцы» на одном конце и клетки-«дышащие» на другом, что позволяет выживать всему живому кабелю", — пояснил Эль-Наггар.
Исследователи из Орхуса и USC совместно использовали физические методы для оценки дальнего переноса электронов в нитевидных бактериях. Ранее Эль-Наггар и его коллеги с помощью сканирующей зондовой микроскопии и методов нанофабрикации описали, как бактерии используют наноструктуры, называемые «бактериальными нанопроводами», для передачи электронов на расстояния, многократно превышающие длину клетки.
"Я физик, поэтому, когда я вижу такие удивительные явления, мне хочется описать его как количественный процесс", — отметил Эль-Наггар.
Эль-Наггар, недавно выбранный одним из «Блестящей десятки» (Brilliant 10) молодых ученых журнала Popular Science за работу в области биологической физики, заявил, что физиков всё чаще привлекают для решения сложных биологических вопросов.
"Эта область сейчас невероятно плодородна. Она просто взрывается", — сказал он.