Para ilmuwan telah menyelidiki mekanisme untuk memperoleh energi oleh bakteri yang "menghirup" elektron - untuk ini mereka menggunakan "kawat nano".
Ilmuwan M. El-Naggar (University of Southern California, USA) dan kelompoknya, mempelajari metabolisme bakteri dari spesies Shewanella oneidensis, menemukan sebuah mekanisme di mana mereka dapat "memberi makan" listrik.
Sebagian besar organisme hidup dapat diklasifikasikan menjadi dua kelas. Kemotrof menerima energi melalui reaksi redoks (sangat jarang yang lain) dengan zat organik atau anorganik, dan fototrof menggunakan cahaya untuk ini. Namun, ada mikroorganisme yang mampu secara langsung menyerap elektron - elektrolit autotrof. Jadi, mereka ditemukan di lubang mata air hidrotermal laut dalam - "perokok hitam".
El-Naggar dan rekan-rekannya bekerja dengan bakteri Shewanella oneidensis, ditemukan sekitar 30 tahun yang lalu oleh Kenneth Nilson. Baru setelah sekian lama mekanisme pembangkitan listrik menjadi jelas.
“Mikroba adalah mesin yang sangat berkembang,” El-Naggar mengatakannya secara kiasan. "Ini adalah kelas [makhluk] yang sangat pandai mengubah energi dan berinteraksi dengan dunia abiotik."
Bakteri yang diteliti, seperti banyak bakteri lainnya, memiliki vili, juga disebut fimbriae atau pilus. Banyak bakteri memiliki struktur permukaan ini - silinder protein dengan panjang hingga 1,5 mikrometer dan diameter tujuh hingga sepuluh nanometer. Mereka berbeda dalam struktur dan tujuan, satu bakteri mungkin memiliki beberapa jenis vili sekaligus, dan pada beberapa bakteri signifikansinya belum terungkap. Namun, mereka semua entah bagaimana terkait dengan perlekatan bakteri pada objek eksternal.
Para peneliti menggunakan metode cryotomography elektronik: bakteri langsung dibekukan, yang memungkinkan mereka untuk mempertahankan keadaan alami mereka, dan kemudian mereka melakukan tomografi tiga dimensi. Fimbriae Shewanella oneidensis ternyata bukan tabung sederhana untuk dipasang - mereka termasuk rantai bola membran yang digantung di atas satu sama lain. Vili adalah kelanjutan dari membran sel dalam bentuk khusus ini. Para ilmuwan menyebutnya "kawat nano": kehadiran sitokrom, protein yang mengandung besi, memungkinkan elektron untuk ditransfer antara bakteri dan permukaan luar. Gambar menunjukkan "kawat nano" seperti itu, dan protein yang mengangkut elektron ditandai dengan warna merah dan hijau.
Gambar "nanowire" / © University of Southern California
Protein transpor dalam membran terletak pada jarak hingga 30 nanometer dari satu sama lain - ini banyak untuk transfer elektron. Dengan demikian, hanya protein yang berjarak dekat yang dapat mentransfer elektron satu sama lain. Para peneliti menyarankan bahwa ada protein di dalam vesikel membran, tabrakan yang membantu pembawa muatan mendekati jarak yang diinginkan. Pengujian hipotesis ini dinyatakan sebagai langkah selanjutnya dalam penelitian.
El-Naggar benar-benar senang dengan prospeknya: "… Kita bisa mengembangkan mesin baru di mana sel-sel hidup berfungsi sebagai bagian dari sistem biotik-abiotik hibrida."
Penemuan ini berguna baik untuk pengembangan sel bahan bakar mikrobiologi yang menghasilkan listrik dan untuk pengolahan air limbah. Sekarang topik penggunaan bakteri untuk berbagai proses teknologi yang sebelumnya eksklusif sedang dipelajari secara luas. Misalnya, beberapa bakteri dapat menghasilkan hidrogen, sementara yang lain dapat menambang emas dari bijih.
Dari sudut pandang ilmiah, kemungkinan adanya kehidupan, berdasarkan prinsip non-standar untuk Bumi, adalah penting.