Due anni fa, il microbiologo Lars Peter Nielsen dell'Università di Aarhus in Danimarca stava studiando il fango sul fondo del porto della città quando scoprì qualcosa di inaspettato: il fango stava correndo con livelli rilevabili di elettricità. All'epoca, lui e i suoi colleghi sospettavano che le correnti elettriche potessero essere attribuibili a una sorta di rete di trasporto esterna tra singoli batteri o altri organismi microscopici.
La verità, descritta in un articolo pubblicato ieri su Nature , è ancora più sorprendente. "I nostri esperimenti hanno dimostrato che le connessioni elettriche nei fondali marini devono essere solide strutture costruite da batteri", ha affermato in un comunicato stampa lo studente di dottorato Christian Pfeffer, autore principale dell'articolo. Il suo team, lavorando con ricercatori dell'Università della California del Sud, ha scoperto un nuovo tipo di batteri pluricellulari che si comportano come cavi elettrici, in grado di condurre l'elettricità a una distanza di diversi centimetri, un intervallo molto maggiore di quanto gli scienziati avessero precedentemente immaginato.
Il gruppo ha scoperto i batteri, che appartengono alla famiglia delle Desulfobulbaceae, esaminando il fango del fondo marino al microscopio. Poiché i batteri sono così piccoli e fragili - cento volte più sottili di un capello umano - non c'è modo di misurare direttamente la corrente elettrica che trasportano, ma i ricercatori hanno scoperto diversi tipi di prove indirette che conducono l'elettricità.
I batteri sono allineati verticalmente nel sedimento e quando fili di tungsteno non conduttivi venivano tirati orizzontalmente attraverso i batteri, i batteri erano in cortocircuito e la corrente elettrica veniva interrotta (come un escavatore che taglia i cavi sepolti). Inoltre, quando sono stati messi in atto filtri per bloccare la crescita dei batteri, la corrente elettrica è stata interrotta, a meno che i pori del filtro non fossero abbastanza grandi da consentire ai batteri di crescere.
Sorprendentemente, al microscopio, i batteri assomigliano un po 'ai cavi utilizzati nei dispositivi elettrici. All'interno di ciascun batterio, da 15 a 17 fibre distinte corrono in senso longitudinale, ciascuna in grado di condurre elettricità. Le fibre lunghe sono costituite da molte celle collegate, ciascuna lunga solo un micrometro.
Una sezione trasversale dei batteri rivela le singole fibre conduttive che corrono lungo la loro lunghezza, contenute all'interno di ogni cellula. (Immagine di Karen E. Thomsen) Una domanda naturale da porsi è perché i batteri potrebbero andare in difficoltà a sviluppare l'insolita capacità di condurre l'elettricità. La risposta potrebbe essere affascinante quanto i batteri stessi. Si scopre che solo pochi centimetri sotto il fondale marino è una fonte di energia ricca, in gran parte non sfruttata: atomi di zolfo caricati negativamente chiamati solfuri.
La ragione per cui la maggior parte degli organismi non è in grado di raccogliere energia da queste sostanze chimiche è che il fango circostante è in gran parte privo di ossigeno. È presente una fonte alimentare di donatori di elettroni ricca di energia, ma gli organismi hanno bisogno di ossigeno per accettare gli elettroni di riserva come parte dell'equazione di raccolta dell'energia nota come respirazione. È analogo al nostro bisogno sia di mangiare cibo (i solfuri) sia di respirare aria (l'ossigeno) per sopravvivere.
I batteri risolvono questo problema attraversando la distanza tra il loro cibo e la loro fonte di ossigeno con un circuito in grado di trasportare elettroni. All'estremità inferiore, l'organismo raccoglie energia dai solfuri, quindi invia gli elettroni verso l'alto. Nella parte superiore, vicino all'acqua di mare ricca di ossigeno, è in grado di utilizzare l'abbondante ossigeno disponibile per condurre la respirazione.
I batteri conducono gli elettroni verticalmente, riunendo un resevoir di energia e una fonte di ossigeno. (Immagine via natura) Di conseguenza, i batteri sono stati trovati solo finora nei sedimenti del fondo marino anaerobico, ma in questi ambienti, il team di ricerca ha trovato una quantità sbalorditiva di essi. In media, in ogni centimetro cubo del sedimento testato, hanno trovato 40 milioni di cellule di questo tipo di batteri, una quantità che calcolano potrebbe formare 117 metri del cavo conduttore superthin.
Sebbene gli organismi siano stati provvisoriamente collocati tassonomicamente in una famiglia di batteri esistente, i ricercatori affermano che sono radicalmente diversi da qualsiasi altro batterio che abbiamo trovato finora. "Sono così diversi che probabilmente dovrebbero essere considerati un nuovo genere", ha detto Nielsen a Ed Yong di Discover 's Not Exactly Rocket Science, notando che condividono solo il 92% del loro DNA con qualsiasi altra specie della famiglia.
Nello stesso pezzo, Nielsen rifletté anche sulla possibilità che le specie finora sconosciute potessero essere molto più onnipresenti di quanto ora si sappia. "Sembrano essere l'organismo ottimale in qualsiasi luogo in cui si è a corto di ossigeno. Perché non sono dappertutto? ”Chiese Nielsen. "O sono ovunque?"
