Stellen Sie sich vor, Sie finden in einem Schlammhaufen ein stromführendes Stromkabel. Stellen Sie sich nun vor, dass es sich bei dem Faden tatsächlich um ein Bakterium handelt. Im grauen Schlamm der Yaquina Bay in Oregon hat eine Forschergruppe einen Mikroorganismus identifiziert, der sich wie ein elektrischer Leiter verhält. DER'Electrothrix yaqonensis, so der Name der neuen Spezies, transportiert nicht nur elektrische Ladung, sondern überwindet dabei auch Entfernungen, die in der biologischen Welt unmöglich schienen. Es mag wie eine Laborkuriosität erscheinen, aber die Auswirkungen dieser Entdeckung gehen weit darüber hinaus.
Ein lebendes Kabel im Schlamm
Candidatus Electrothrix yaqonensis Es gehört zu einer ganz besonderen Bakteriengruppe. Anders als die meisten Mikroben, die alle ihre Funktionen in einer einzigen Zelle ausführen, agieren diese Bakterien als lange Zellketten, Filamente, die sich bis zu mehreren Zentimetern durch das Sediment erstrecken. Für mikrobielle Verhältnisse eine enorme Größe.
Aber das ist nur die Spitze des Eisbergs ihrer Merkwürdigkeiten. In den tiefsten, sauerstofffreien Schichten des Schlamms Einige Zellen „atmen“ Sulfide und entziehen ihnen Elektronen. An der Oberfläche, direkt unter der Wasseroberfläche, schließen andere Zellen den Prozess ab, indem sie diese Elektronen an Sauerstoff weitergeben. Das gesamte Filament funktioniert ähnlich wie ein elektrisches Kabel und verbindet die anaerobe Chemie der Tiefe mit den Reaktionen mit Sauerstoff an der Oberfläche.
„Elektrokabelbakterien“: Eine elektrisierende Entdeckung
Das Team von Mikrobiologen unter der Leitung von Cheng Li e Clare Reimers dell 'Oregon State University entdeckte diese Art im Jahr 2019, versteckt in den Sedimenten der Yaquina Bay. Forscher verbrachten 14 Monate damit, dieses bizarre, hohle Bakterium im Labor zu isolieren und zu züchten. Und die Mühe hat sich gelohnt.
Dem Team gelang es, ein vollständiges Genom zu extrahieren und den Organismus von der Zellform bis zum Elektronenfluss zu charakterisieren. Genetisch, YB6 (der Codename des Labors) ist einzigartig und unverwechselbar genug, um einen eigenen Namen zu verdienen, der zu Ehren des Volkes der Yako'n gewählt wurde, des indigenen Stammes, zu dessen angestammten Ländern die Yaquina Bay gehört.
„Die Benennung eines ökologisch wichtigen Bakteriums nach einem Stamm ist eine Anerkennung seiner historischen Verbindung zum Land und seiner fortwährenden Beiträge zum ökologischen Wissen und zur Nachhaltigkeit“, erklärte sie. Cheng Li.
Ein einzigartiger biologischer Leiter
Unter dem Mikroskop weisen die Filamente dieses Bakteriums die für Kabelbakterien charakteristischen äußeren Rippen auf. Es hat leitfähige Fasern, die Strom transportieren, aber sie sind ungewöhnlich groß, bis zu dreimal größer als die bekannter Arten. Und anders als die geraden Spitzen seiner Verwandten sind die Spitzen von YB6 spiralförmig gebogen.
Als die Forscher elektrische Ströme maßen, indem sie YB6-Filamente auf Goldelektroden legten, waren die Ergebnisse überraschend: Unter einer geringen Spannung leiteten die Filamente Ströme im Mikroampere-Bereich. Nicht genug, um Ihr Telefon mit Strom zu versorgen, aber eine enorme Menge Energie auf mikrobieller Ebene.
Mögliche Anwendungen des biologischen Elektrokabels
Die Entdeckung von Ca. Electrothrix yaqonensis ist zunächst einmal eine bemerkenswerte biologische Kuriosität. Es veranschaulicht, wie sich im Leben komplexe Verhaltensweisen wie die zelluläre Zusammenarbeit über große Entfernungen ohne Nerven, Gehirn oder Gliedmaßen entwickelt haben. Es zeigt auch, wie viel mikrobielle Vielfalt uns noch fehlt.
Aber es gibt auch die faszinierende Möglichkeit, diese Bakterien in bioelektrochemischen Prozessen. Mit anderen Worten: Die Forscher fragen sich, ob wir ihre natürliche Leitfähigkeit ausnutzen könnten.
Stellen Sie sich vor, Sie könnten mithilfe der Biologie elektrische Leitungen züchten, anstatt Kupfer zu schmelzen. Oder die Nutzung von Bakterien zum Selbstaufbau unterirdischer leitfähiger Netzwerke. Oder nutzen Sie sie sogar als natürliche Sensoren für Wasserqualität und -verschmutzung. Dies sind nur einige der Möglichkeiten, die Wissenschaftler in Betracht ziehen.
Vorerst bleibt YB6 ein roter Faden in einem größeren Bild der mikrobiellen Elektrizität, das wir gerade erst zu verstehen beginnen. Der Schlamm unter unseren Füßen ist „verdrahteter“ als wir dachten. Wie das Forschungsteam gezeigt hat, muss man sich manchmal einfach die Hände schmutzig machen, wenn man die verborgenen Elektriker der Natur entdecken möchte.
die Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Angewandte und Umweltmikrobiologie.
