Disse bakterier spiser og indånder elektricitet

Pooler med varmt vand som denne - i Heart Lake Geyser Basin, Yellowstone National Park, Wyoming - er hjemsted for bakterier, der kan spise og indånde elektricitet. Billede via Washington State University (WSU).

Bakterier er nogle af de mest forskellige og tilpasningsdygtige organismer på Jorden. De findes i barske miljøer, hvor få andre levende væsener kan overleve. De er kendt for at bruge en lang række kilder til energi og næring. Denne måned (5. marts 2019) beskrev forskere ved Washington State University den første nogensinde succesrige in situ-indsamling af en lidt kendt bakterieart, der spiser og indånder elektricitet .

Forskerne offentliggjorde deres peer-reviewede fund i Journal of Power Sources .

De fangede med succes de gådefulde elektricitetsspisende bakterier i august sidste år i Heart Lake Geyser Basin-området i Wyoming's Yellowstone National Park. Deres arbejde tog dem med på lange vandreture til fire uberørte varme kilder i dette område. WSU-kandidatstuderende Abdelrhman Mohamed, der er første forfatter til studiet, kommenterede:

Dette var første gang, sådanne bakterier blev opsamlet in situ i et ekstremt miljø som en alkalisk varm kilde.

Han tilføjede, at temperaturerne i fjedrene varierede fra ca. 110 til næsten 200 grader Fahrenheit (43 til 93 grader Celsius).

Shewanella oneidensis, en bakterieart, der bruger rå elektricitet til energi. Billede via uri Gorby / Rensselaer Polytechnic Institute.

Forskerteamet var i stand til at fælde bakterierne ud af at skjule sig ved at indsætte et par elektroder - elektriske ledere - i kanten af ​​vandet i den varme kilde.

32 dage senere vendte forskerne tilbage for at hente elektroderne, der havde tiltrukket bakterierne fra vandet. Mohamed og postdoktor Phuc Ha analyserede resultaterne. Deres erklæring udbrød:

Voila! Det var lykkedes dem at fange deres bytte - varmekærlige bakterier, der 'indånder' elektricitet gennem elektrodernes faste kulstofoverflade.

Det lyder lidt som noget ud af science fiction, men det er et andet eksempel på, hvordan mikroorganismer kan tilpasse sig en lang række ekstreme miljøer ved at bruge de ressourcer, der er tilgængelige til energi og som næringsstoffer.

Lignende bakterier er blevet dyrket før, men ikke taget in situ fra denne form for ekstreme omgivelser - i dette tilfælde en alkalisk varm kilde med vand. Deres erklæring forklarede mere om dem:

De fleste levende organismer - inklusive mennesker - bruger elektroner, som er bittesmå negativt ladede partikler, i en kompleks kæde af kemiske reaktioner på magt deres krop. Hver organisme har brug for en kilde til elektroner og et sted at dumpe elektronerne for at leve. Mens vi mennesker henter vores elektroner fra sukkerarter i den mad, vi spiser, og overfører dem til det ilt, vi indånder gennem vores lunger, dumper flere typer bakterier deres elektroner til udvendige metaller eller mineraler ved hjælp af fremspringende hårlignende ledninger.

Det er ikke let at observere disse bakterier på et laboratorium, sagde disse forskere, hvilket er en af ​​grundene til, at holdet ville studere derefter i deres eget habitat. Ifølge Haluk Beyenal fra WSU, der overvågede forskningen:

De naturlige forhold, der findes i geotermiske egenskaber, såsom varme kilder, er vanskelige at replikere i laboratorieindstillinger. Så vi udviklede en ny strategi til at berige varmekærende bakterier i deres naturlige miljø.

For at opsamle bakterierne på et så udfordrende sted brugte Mohamed en billig bærbar potentiostat, en elektronisk enhed til at kontrollere elektroderne nedsænket i de varme kilder i lang tid.

Geobacter, en anden slags bakterier, der bruger elektricitet. Billede via Science Photo Library / Corbis.

Disse forskere sagde:

Disse små skabninger er ikke kun af akademisk interesse.

De kan også give ledetråde til løsninger på nogle af menneskehedens største miljøproblemer, herunder forurening og bæredygtig energi. Disse bakterier kunne bogstaveligt talt "spise" forurening, og omdanne giftige forurenende stoffer til mindre skadelige stoffer. Og i processen genererer de måske endda elektricitet. Som bemærket af Beyenal:

Når disse bakterier fører deres elektroner til metaller eller andre faste overflader, kan de producere en strøm af elektricitet, der kan bruges til applikationer med lav effekt.

Hvor cool er det?

Nogle bakterier kan bruge en temmelig ukonventionel kilde til mad og energi - elektricitet. Billede via Edward Aspera Jr./United States Air Force / Wikipedia / Public Domain.

Som også rapporteret tilbage i 2015, kan nogle bakterier endda leve af elektroner alene. Ifølge Annette Rowe, en post-doc forsker ved University of Southern California:

Det er et vanvittigt fænomen. Jeg har opbevaret nogle af disse bugs i over en måned uden tilsætning af kulstof.

Som Rowe bemærkede, må de have været underlagt kun elektricitet fra elektroden, fordi der ikke var noget andet tilgængeligt som en energikilde.

Bakterier var blandt de første kendte livsformer, der optrådte på Jorden, og kan findes i jord, vand, varme kilder, radioaktivt affald og de dybe dele af jordskorpen. Der er endda bevis for dem, der findes i den dybeste del af havet - Marianas-grøften - ifølge en undersøgelse i 2013. De lever også i symbiotiske og parasitære forhold til planter og dyr.

Disse nye fund viser, hvor robust og tilpasningsdygtig nogle bakterier kan være. De kan overleve og blomstre i varme kilder og også bruge en ukonventionel kilde til deres mad og energi: elektricitet. Måske vil de hjælpe forskere med at lede efter nye måder at bekæmpe miljøforurening og levere bæredygtig energi til menneskeheden i fremtiden.

Nederste linje: For første gang lavede forskere en vellykket indsamling in situ af bakterier, der lever i varme kilder i Yellowstone National Park og brugte en ukonventionel kilde - elektricitet - til mad og energi.

Kilde: In situ berigelse af mikrobielle samfund på polariserede elektroder, der er indsat i alkaliske varme kilder

Via Washington State University