For to år siden undersøgte mikrobiolog Lars Peter Nielsen fra Aarhus Universitet i Danmark mudderet på havbunden i byens havn, da han opdagede noget uventet: Mudderet gik i gang med detekterbare niveauer af elektricitet. På det tidspunkt mistænkte han og hans kolleger, at de elektriske strømme måske kan tilskrives en slags eksternt transportnet mellem individuelle bakterier eller andre mikroskopiske organismer.
Sandheden, der er beskrevet i et papir, der blev offentliggjort i går i Nature , er endnu mere overraskende. ”Vores eksperimenter viste, at de elektriske forbindelser i havbunden skal være solide strukturer, der er bygget af bakterier, ” sagde ph.d.-studerende Christian Pfeffer, hovedforfatteren til papiret, i en pressemeddelelse. Hans team, der arbejdede med forskere fra University of South California, fandt en ny type multicellulære bakterier, der opfører sig som elektriske kabler, der er i stand til at lede elektricitet over en afstand på flere centimeter, en langt større rækkevidde end forskere tidligere havde forestillet sig.
Gruppen opdagede bakterierne, der hører til Desulfobulbaceae-familien ved at undersøge havbundenes mudder under et mikroskop. Fordi bakterierne er så små og skrøbelige - hundrede gange tyndere end et menneskehår - er der ingen måde at direkte måle den elektriske strøm, de bærer, men forskerne fandt adskillige typer indirekte bevis for, at de leder elektricitet.
Bakterierne ligger lodret i sedimentet, og når ikke-ledende wolframstrenge blev trukket vandret hen over bakterien, blev bakterien kortsluttet, og den elektriske strøm blev afbrudt (som en gravemaskine, der skar gennem nedgravede kabler). Når filtre blev anbragt for at forhindre bakterier i at vokse, blev den elektriske strøm lukket ned, medmindre filterets porer var store nok til, at bakterierne kunne vokse igennem.
Bemærkelsesværdigt, under et mikroskop, ligner bakterierne lidt som de kabler, der bruges i elektriske apparater. Inde i hver bakterie løber 15 til 17 forskellige fibre i længderetningen, som hver er i stand til at lede elektricitet. De lange fibre består af mange forbundne celler, der hver kun er en mikrometer lange.
Et tværsnit af bakterierne afslører de individuelle ledende fibre, der løber langs deres længde, indeholdt i hver celle. (Billede af Karen E. Thomsen) Et naturligt spørgsmål at stille er, hvorfor bakterier ville gå i vanskeligheder med at udvikle den usædvanlige evne til at lede elektricitet. Svaret kan være lige så fascinerende som bakterierne selv. Det viser sig, at kun få centimeter under havbunden er en rig, stort set uudnyttet energikilde: negativt ladede svovlatomer kaldet sulfider.
Årsagen til, at de fleste organismer ikke er i stand til at høste energien fra disse kemikalier, er, at den omgivende mudder stort set er blottet for ilt. En energirig fødevarekilde til elektrondonor er til stede, men organismer har brug for ilt for at acceptere reserveelektronerne som en del af energihøstingsligningen, der kaldes respiration. Det er analogt med vores behov for både at spise mad (sulfiderne) og indånde luft (ilt) for at overleve.
Bakterierne løser dette problem ved at krydse afstanden mellem deres mad og deres iltkilde med et kredsløb, der er i stand til at transportere elektroner. I den nederste ende høster organismen energi fra sulfiderne og sender derefter elektronerne opad. Øverst i nærheden af det iltrige havvand er det i stand til at bruge det rigelige ilt til rådighed til at udføre respiration.
Bakterierne leder elektroner lodret og samler en energireserve og en iltkilde. (Billede via naturen) Som et resultat er bakterierne hidtil kun fundet i anaerobe bundbund af bundbund - men i disse miljøer fandt forskerteamet en svimlende mængde af dem. I gennemsnit fandt de i hver kubikcentimeter af det testede sediment 40 millioner celler af denne type bakterier, en mængde, de beregner, kunne danne 117 meter af det superthinledende kabel.
Selvom organismerne foreløbigt er blevet taxonomisk anbragt i en eksisterende bakteriefamilie, siger forskerne, at de adskiller sig radikalt fra alle andre bakterier, vi har fundet indtil videre. ”De er så forskellige, at de sandsynligvis bør betragtes som en ny slægt, ” fortalte Nielsen til Ed Yong på Discover ' s Not Exactly Rocket Science, og bemærkede, at de kun deler 92 procent af deres DNA med andre arter i familien.
I det samme stykke tænkte Nielsen også på muligheden for, at de hidtil uopdagede arter måske var meget mere allestedsnærværende end nu kendt. ”Det ser ud til at være den optimale organisme på ethvert sted, hvor man mangler ilt. Hvorfor er de ikke overalt? ”Spurgte Nielsen. ”Eller er de overalt?”
