Descoperirea unei bacterii capabile să conducă electricitate ar putea iniția o revoluție în domeniul bioelectronicii
O echipă de cercetători internaționali a identificat recent, pe țărmurile statului Oregon din SUA, o bacterie cu caracteristici extraordinare de conductivitate electrică, având abilitatea de a transporta electroni pe distanțe considerabile în mediile naturale. Noua specie bacteriană, denumită Ca. Electrothrix yaqonensis, în onoarea comunității indigene Yaqo’n din zonă, glisează perspective inovatoare pentru viitorul dezvoltării dispozitivelor bioelectrice și pentru aprofundarea înțelegerii diversității microbiologice în ecosistemele sedimentare.
Ce reprezintă bacteriile-cablu și ce le diferențiază pe Ca. Electrothrix yaqonensis?
Bacteriile-cablu sunt microorganisme filamentoase capabile să transporte curent electric prin structuri multicelulare dispuse cap la cap. Aceste filamente bacteriene au dezvoltat o adaptare evolutivă care le permite să împartă sarcinile metabolice între celulele lor – cele din adâncime extrag electroni din procesele de oxidare (precum metabolizarea sulfului), iar cele de la suprafață utilizează oxigenul din mediu pentru a finaliza reacțiile redox.
Până în prezent, sunt cunoscute două genuri principale în această categorie, Ca. Electrothrix și Ca. Electronema. Totuși, Ca. Electrothrix yaqonensis se remarcă prin trăsături fizice și genetice distincte. Se pare că noua tulpină ar putea reprezenta o ramură evolutivă timpurie a genului Ca. Electrothrix, oferind astfel o privire unică asupra modului în care aceste bacterii s-au adaptat la diverse medii și cum și-au dezvoltat capacitățile electrochimice.
Structura unică – cheia pentru conductivitate electrică
Unul dintre cele mai interesante aspecte ale Ca. Electrothrix yaqonensis este complexitatea structurii sale fizice. Această bacterie prezintă proeminențe pe suprafața sa celulară, de până la trei ori mai late decât cele ale altor specii similare. Aceste structuri găzduiesc fibre extrem de conductoare, alcătuite din molecule unice pe bază de nichel – un metal recunoscut pentru excellentă sa conductivitate electrică.
„Această caracteristică structurală – o proteină de nichel cu conductivitate deosebită – este unică și ar putea stimula dezvoltarea unor noi materiale în bioelectronică”, afirmă microbiologul Cheng Li de la Universitatea de Stat din Oregon și Universitatea James Madison.
Utilizări practice: de la biotehnologie la ecologie
Capacitatea acestor bacterii de a transfera electroni pe distanțe de câțiva centimetri le conferă o utilitate practică notabilă. În mod natural, ele contribuie la ciclurile biogeochimice în medii mlăștinoase și sedimentare unde oxigenul este disponibil doar la suprafață.
Aceste microorganisme pot fi, de asemenea, utilizate în aplicații umane:
– Decontaminarea mediului. Având capacitatea de a transfera electroni către poluanți, bacteriile-cablu ar putea fi folosite în curățarea sedimentelor contaminate cu metale grele sau alte substanțe toxice.
– Siguranța alimentară. În anumite condiții, pot funcționa ca biosenzori pentru detectarea contaminanților din apă sau sol.
– Bioelectronică. Datorită structurii lor proteice pe bază de nichel și a conductivității ridicate, ar putea fi integrate în sisteme de colectare a energiei sau microdispozitive electronice biologice.
O privire asupra diversității neexplorate a bacteriilor
Analizele genetice și morfologice efectuate de cercetători din Belgia și SUA, inclusiv echipa condusă de microbiologul Anwar Hiralal de la Universitatea din Anvers, au revelat că Ca. Electrothrix yaqonensis prezintă atât similarități genetice cu celelalte genuri cunoscute, cât și diferențe notabile.
Această descoperire sugerează o diversitate ecologică mult mai mare în cadrul bacteriilor-cablu decât se anticipa anterior. Descoperirea indică faptul că mecanismele biochimice
