Bakterie można podzielić na dwie grupy: tlenowe i beztlenowe. Pierwsze z nich, jak sama nazwa wskazuje, do pozyskiwania energii wykorzystują tlen. Jednak brak tlenu nie wyklucza możliwości rozwijania się życia. W takich warunkach doskonale radzą sobie beztlenowce. Aby pozyskać energię, redukują inne związki chemiczne, np. siarkę. W drugiej połowie XX wieku odkryto nowy gatunek bakterii, które były pierwszymi organizmami umiejącymi redukować metale. Redukujące żelazo mikroorganizmy, odkryte przez  Dereka Lovleya w UMass Amherst w 1993 roku, nazwano Geobacter metallireducens.

Przeczytaj również: Połączenie się tych dziur może spowodować katastrofę

Żywią się prądem dzięki „włosom”

Zafascynowani nowym odkryciem naukowcy kontynuowali badania nad nietypowymi bakteriami, odnajdując w naturze inne bakterie z rodzaju Geobacter. Te z kolei jako obiekt redukcji obrały sobie uran. Jakiś czas później badacze odkryli, iż mikroorganizmy tego typu do pozyskiwania energii wcale nie potrzebują żelaza czy uranu — jeśli zapewni się im warunki, w których będą pozbawione dostępu do pozornie niezbędnych im metali... wytworzą struktury nazywane „włosami”.

Początkowo zakładano, że zadaniem „włosów” jest oddawanie do otoczenia wolnych elektronów. Tezę tę potwierdził eksperyment z wykorzystaniem platynowych elektrod wykonanych w nanoskali. Z ich pomocą odkryto, że wytwarzane przez bakterie Geobacter struktury to rodzaj nanodrutów, przewodzących elektrony pomiędzy mikroorganizmem a światem zewnętrznym. Upraszczając: dzięki swoim „włosom” organizmy tego typu mogą poniekąd żywić się prądem.

Shewanella_oneidensis
Tak wygląda bakteria Shewanella /autor: Public Library of Science, licencja: CC BY 2.5


Na tym odkryciu jednak nie poprzestano! Naukowcy spróbowali połączyć bakterie z rodzaju Geobacter z koloniami Shewanella. Tym samym udowodnili, że potrafią one ze sobą współpracować — mikroorganizmy z jednej grupy oddawały elektrony, a te z drugiej je pobierały.

Okazuje się jednak, że nie wszystkie bakterie z rodzaju Geobacter wytwarzają „włosy”. Zaczęto się więc zastanawiać, jak w takim razie transportują one elektrony. W ostatnim czasie uzyskaliśmy odpowiedź na to pytanie. Czytając zamieszczoną we wrześniu 2021 roku w czasopiśmie naukowym „Nature” pracę, możemy dowiedzieć się, iż struktury nazywane „włosami” nie są przewodami, a raczej czymś na kształt mikroskopijnych wytwórni przewodów.

Przeczytaj również: „Daj, ać ja pobruszę, a ty poczywaj”. 10 ciekawostek z języka polskiego, o których możesz nie wiedzieć

Wykorzystanie bakterii żywiących się prądem

Dzięki badaniom przeprowadzonym z pomocą mikroskopu krioelektronowego dwójka naukowców: Yangqi Gu i Vishok Srikanth rozpracowali to, w jaki sposób bakterie produkują swoje „sieci przewodów”. Dzięki temu odkryciu w przyszłości być może uda się w przydatny i innowacyjny sposób wykorzystać „żywiące się prądem” bakterie. W tej chwili rozważa się m.in. oczyszczanie z ich pomocą gleby z zanieczyszczeń, neutralizowanie innych, wywołujących choroby bakterii, a także tworzenie żywych obwodów elektrycznych oraz tzw. żywych elektrowni, które będą umieć same się naprawiać. 

Geobacter_sulfurreducens.TIF
Bakteria Geobacter pod mikroskopem /autor: Mantapia11147, licencja: CC BY-SA 4.0


To tylko kilka z potencjalnych zastosowań żywiących się prądem bakterii. Dzięki stałemu rozwojowi nauki być może w przyszłości opracowane zostaną rozwiązania, które jeszcze bardziej usprawnią życie na Ziemi? 


Przeczytaj również:

Siedem rzeczy, których na Ziemi może zabraknąć

Wydajemy coraz więcej na prywatną naukę. Zobacz, ile trzeba dziś zapłacić za korepetycje