Охлаждение ускоряет электроны в бактериальных нанопроводах

Почва под нашими ногами и дно океана представляют собой электрически заряженную сеть — результат «выдоха» бактериями избыточных электронов через крошечные нанопровода в бескислородной среде.

Исследователи из Йельского университета изучали способы усиления этой естественной электропроводности в нанопроводах, выявляя механизм потока электронов. В новом исследовании, опубликованном в Science Advances, команда под руководством аспиранта Питера Даля, доцента молекулярной биофизики и биохимии в Институте микробных наук Нихила Малванкара и профессора химии Виктора Батисты обнаружила, что нанопровода передают 10 миллиардов электронов в секунду без потерь энергии.

Эти исследования объясняют удивительную способность таких бактерий передавать электроны на большие расстояния. Команда также выяснила, что охлаждение среды вокруг нанопроводов бактерии Geobacter с комнатной температуры до точки замерзания увеличивает проводимость в 300 раз. Это крайне неожиданно, поскольку в органических материалах охлаждение обычно «замораживает» электроны и замедляет их движение.

Совместив эксперименты с теорией, исследователи установили, что более низкие температуры перестраивают водородные связи и выпрямляют гемовые белки внутри нанопроводов, тем самым усиливая поток электричества.

Использование этой природной электрической сети в будущем может привести к созданию живых и самовосстанавливающихся электрических цепей, новых источников электроэнергии и стратегий биоремедиации.