Свет ускоряет проводимость в природной «электрической сети»

Природный мир обладает собственной внутренней электрической сетью — глобальной паутиной крошечных бактериальных нанопроводов в почве и океанах, которые «дышат», выделяя избыточные электроны.

Исследователи Йельского университета обнаружили, что свет неожиданно способствует этой электронной активности в бактериальных биоплёнках. Оказалось, что воздействие света на производимые бактериями нанопроводы увеличивает их электропроводность до 100 раз.

Результаты опубликованы 7 сентября в журнале Nature Communications.

«Резкое увеличение тока в нанопроводах под действием света демонстрирует стабильный и устойчивый фототок, сохраняющийся в течение часов», — сказал старший автор работы Нихил Малванкар.

Эти данные могут дать новое понимание для использования скрытого электрического тока в различных целях: от устранения биоопасных отходов до создания новых возобновляемых источников топлива.

Почти все живые существа используют кислород для удаления избытка электронов. Однако бактерии в глубоких слоях почвы или океана, лишённые доступа к кислороду, развили способ «дышать минералами» с помощью белковых нитей — нанопроводов.

Увеличение электрического тока под действием света удивило учёных, так как большинство изученных бактерий обитают в глубине почвы, куда свет не проникает. Ранее было показано, что свет ускоряет рост бактерий, производящих нанопроводы, но механизм был неизвестен.

Команда Йеля под руководством постдока Йенса Ной установила, что металлсодержащий белок цитохром OmcS, из которого состоят нанопроводы, действует как естественный фотопроводник: нанопроводы значительно облегчают перенос электронов при освещении биоплёнок.

«Это совершенно иная форма фотосинтеза. Здесь свет ускоряет "дыхание" бактерий за счёт быстрого переноса электронов между нанопроводами», — пояснил Малванкар.

Его лаборатория изучает, как это открытие можно применить для развития оптоэлектроники и улавливания метана — мощного парникового газа.