Открытие нового типа микробного сотрудничества

Исследователи из лаборатории профессора Дерека Ловли в Университете Массачусетса в Амхерсте под руководством докторанта Зарат Саммерс обнаружили новое кооперативное поведение у бактерий — прямой межвидовой перенос электронов.

  • Ранее был известен лишь непрямой обмен электронами через процесс переноса водорода, когда один микроб производит водород (H2), а другой его потребляет.
  • Новое открытие показывает, что микробы могут формировать прямое электрическое соединение друг с другом, подобно подключению через «электрический шнур».

Исследование проводилось на бактериях рода Geobacter, которые важны для восстановления окружающей среды (уничтожение нефтяных загрязнителей, удаление радиоактивных металлов из грунтовых вод).

Суть эксперимента

Ученые взяли два разных вида:

  1. Geobacter metallireducens — может потреблять этанол для энергии.
  2. Geobacter sulfurreducens — не может потреблять этанол самостоятельно.

Микробы поместили в среду с этанолом, где они вынуждены были сотрудничать, чтобы выжить. В результате они образовали крупные скопления (размером 1–2 мм, видимые невооруженным глазом, розового цвета).

Как работает новый механизм?

  • Второй микроб прикрепляется к первому.
  • Вместо передачи субстратов (например, водорода) они «соединены проводами» и передают электроны напрямую.
  • Чтобы жить, G. sulfurreducens «отсасывает» электроны у G. metallireducens, который окисляет этанол.

«Это позволяет им делиться энергией высокоэффективным способом, который раньше никто не видел».

Практическое значение

  1. Новый взгляд на микробные сообщества: Ранее считалось, что микробы сотрудничают только через передачу химических субстратов. Теперь доказана возможность прямого электрического соединения — более быстрого и эффективного пути.
  2. Биотехнологии и энергетика: Это знание может помочь оптимизировать системы, например:
    • Очистку сточных вод для более быстрой деградации отходов.
    • Производство биотоплива из отходов с помощью микробных сообществ.

Дальнейшие исследования

Ученые планируют искать прямое перенос электронов в природных системах, где микробы тесно контактируют:

  • В микробных матах (толстых слоях, растущих вдоль побережий, например, в Калифорнии).
  • В реакторах очистных сооружений по всему миру.