17.12.2009

Американцы обнаружили электрическую подзарядку у бактерий

О новом, совершенно необычном «электрическом» поведении бактерий Shewanella oneidensis рассказали биологи из университета Южной Калифорнии (USC). Открытию тут же придумали практическое применение.

S. oneidensis очень любят металлические частицы, подплывают к ним, садятся на них, снова «сбегают», активно передвигаются вблизи объекта, опять садятся. Всё это было впервые обнаружено только недавно.

Вообще-то явление электрокинеза (electrokinesis) у этих микроорганизмов учёные наблюдали ещё в 2007 году. Первые данные были получены Ховардом Харрисом (Howard Harris). Однако тогда биологи посчитали, что бактерии просто липнут к металлической поверхности. Сейчас же стало известно, что поведение микроорганизмов несколько сложнее.

Началось с того, что Нилсон поручил Харрису изучить движение бактерий и отснять их на видео. Была проведена замедленная съёмка микроорганизмов близ частиц диоксида марганца, а также компьютерный анализ полученных данных.

«Каждый раз при приближении к этим металлическим частицам микроорганизмы начинали активно двигаться», — рассказывает Нилсон в пресс-релизе университета.

Чуть позже Харрис обнаружил, что бактерии демонстрируют подобное поведение и вблизи электрода батареи. При этом как только электрод переставал работать, активное плавание прекращалось.

Получается, что деятельность была электрической по своей природе (химическое «чувство» было исключено). Видимо, микроорганизмы во время контакта с металлом собирали посредством химической реакции энергию, затем несколько минут активно передвигались и снова садились для «подзарядки».

Как это часто бывает, новое открытие породило больше вопросов, нежели ответов. Зачем бактерии тратят энергию на то, чтобы плавать вокруг? Как микроорганизмы находят металлические объекты и каким образом возвращаются к ним? Чувствуют ли они их при помощи электрического поля или же определяют их наличие по поведению сородичей?

Группа Нилсона полагает, S. oneidensis уплывают от частиц MnO2 по той простой причине, что близ них скапливается слишком много их собратьев-конкурентов. Микроорганизмам надо выплыть из толпы, чтобы собрать вещества, необходимые для дальнейшего насыщения своих организмов. Поглощая растворённые в среде соединения, они снова садятся на частицы и получают энергию, заставляя собранные вещества отдавать электроны металлу.

ScienceNews сравнивает поведение бактерий с действиями глубоководного ныряльщика, который время от времени всплывает на поверхность, чтобы набрать воздуха.

Для того чтобы выяснить, как S. oneidensis находят частицы, американцы планируют провести новую серию экспериментов. Все эти данные, по мнению Кеннета, косвенным образом поспособствуют повышению отдачи бактериальных топливных элементов.

Нынешнее открытие позволит оптимизировать работу бактерий, «настроить» которые гораздо сложнее, чем улучшить работу устройства, заключают авторы исследования в своей статье в PNAS.

Источники:

1. MEMBRANA