Согласно новым данным учёных из Токийского университета фармацевтики и биологических наук (Япония), как минимум два вида почвенных бактерий обмениваются электронами через токопроводящие минералы, если таковые присутствуют в почве рядом с ними.

По мнению некоторых исследователей, чтобы добиться такого результата, бактериям приходится неким образом воздействовать на структуру этих минералов.

Рис. 1. Бактерии в окружении крупиц гематита и магнетита способны обмениваться электронами на расстоянии до нескольких сантиметров. (Фото Souichiro Kato).

Электроны необходимы для ускорения и поддержания химических процессов в живых клетках, поэтому в человеческом теле разные его клетки систематически обмениваются электронами через мембраны и не только. То же разложение сахаров без такого обмена было бы предельно затруднительно.

Такая же ситуация наблюдается среди микробов одного вида: без получения электронов от бактерий, здесь и сейчас располагающих их избытком, развитие бактериальной культуры в целом протекало бы много медленнее. С одним «но»: ранее предполагалось, что бактерии делают это через прямой контакт клеток либо «прицепом» на случайных молекулах, циркулирующих между клетками.

По меньшей мере для двух видов, Geobacter sulfurreducens и Thiobacillus denitrificans, исследование установило существование третьего механизма — своего рода электросети. Отдельные микробы используют минералы вроде магнетита и гематита (железосодержащие руды) в качестве проводников для обмена электронами на необычайно больших, по клеточным меркам, расстояниях.

По мнению исследователей, проводивших наблюдения,

подобный обмен на бóльшие дистанции может сделать возможным трансфер электронов между бактериями, живущими на морском дне и способными передавать электроны на расстояния до нескольких сантиметров — что колоссально по сравнению с размерами этих живых организмов.

Впрочем, полагает не участвовавший в исследовании микробиолог Ларс Петер Нильсен из Орхусского университета (Дания), маловероятно, что трансфер электронов может осуществляться на столь большие расстояния без неких дополнительных факторов. Возможно, рассуждает он, бактерии как-то воздействуют на частицы гематита и магнетита, упорядочивая расположение их крупиц, с тем чтобы те служили им в качестве проводника.

По мнению авторов работы,

дальнейшее изучение подробностей описанного трансфера в полевых условиях поможет серьёзно повысить эффективность микробных топливных элементов, активно разрабатываемых в настоящее время.

Отчёт о работе, впервые показывавшей способность бактерий использовать токопроводящие среды для переноса электронов, опубликован на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.