Скрытые бактериальные "волоски" питают природную "электрическую сеть"

Белок, похожий на волосок и скрытый внутри бактерий, действует как своеобразный переключатель для природной "электрической сети" — глобальной паутины бактериальных нанопроводов, пронизывающей все бескислородные почвы и глубоководные океанические отложения. Об этом сообщают исследователи из Йельского университета в журнале Nature.

"Земля под нашими ногами, весь земной шар, электрически соединён", — сказал Нихил Малванкар, старший автор статьи. — "Эти ранее скрытые бактериальные волоски являются молекулярным переключателем, контролирующим высвобождение нанопроводов, из которых состоит природная электрическая сеть".

Почти все живые существа дышат кислородом, чтобы избавиться от избытка электронов при преобразовании питательных веществ в энергию. Однако почвенные бактерии, живущие глубоко под океанами или погребённые под землёй, за миллиарды лет развили способ "дышать минералами" через крошечные белковые нити, называемые нанопроводами.

Однако то, как именно эти бактерии используют нанопровода для "выдоха" электричества, оставалось загадкой. С 2005 года учёные полагали, что нанопровода состоят из белка "пили" (от латинского "волосы"), который многие бактерии демонстрируют на своей поверхности. Однако в исследованиях 2019 и 2020 годов команда под руководством Малванкара показала, что нанопровода состоят из совершенно других белков.

В новом исследовании аспиранты Янги Гу и Вишок Шрикант с помощью крио-электронной микроскопии выяснили, что структура пили состоит из двух белков. И вместо того чтобы самим быть нанопроводами, пили остаются скрытыми внутри бактерии и действуют как поршни, выталкивая нанопровода в окружающую среду.

Понимание того, как бактерии создают нанопровода, позволит учёным адаптировать бактерии для выполнения множества функций — от борьбы с патогенными инфекциями или биоопасными отходами до создания живых электрических цепей. Это также поможет в разработке технологий использования бактерий для генерации электричества, создания биотоплива и даже самовосстанавливающейся электроники.