Международная исследовательская группа пролила новый свет на кабельные бактерии. Используя лазерный свет, исследователи следили за электронами, когда они перемещались по токопроводящим бактериям, и на основе электрического потенциала в бактериях они рассчитали, что бактерии из-за потери напряжения не могут эффективно функционировать на глубине, превышающей 3 см вглубь. осадок.
Вместе с коллегами из Нидерландов и Австрии исследователи из Орхусского университета использовали лазерную спектрометрию в качестве усовершенствованного вольтметра для отслеживания электронов через кабельные бактерии на миллиметровых расстояниях; расстояния, в тысячу раз превышающие ранее измеренные в любом живом организме.
Используя свои измерения, исследователи могут также рассчитать потери напряжения в отдельных кабельных бактериях (примерно 12-14 милливольт на мм) и, таким образом, также рассчитать, как глубоко в бескислородном морском дне они могут достичь без теряют свою способность проводить электричество: «У них будут проблемы, если они протянутся дальше, чем на 3 см вниз в осадок. В принципе, отдельные бактерии могут быть длиннее 3 см, но тогда они должны извиваться вверх и вниз, поэтому что они чередуют богатую кислородом и бескислородную среду в отложениях», - объясняет профессор Андреас Шрамм из Центра электромикробиологии (CEM) Орхусского университета.
Мутная картинка
Центр фундаментальных исследований CEM был создан в 2017 году для поиска ответов на некоторые вопросы, возникшие как грибы после обнаружения этих живых электрических кабелей на морском дне под Орхусской ошибкой семь лет назад.
Как живая биологическая структура может действовать как эффективный электрический проводник? Как кабельная бактерия распределяет энергию между клетками? И как они используют энергию? В то время у исследователей была буквально смутная картина того, что происходит с этими длинными тонкими бактериями. Бактерии переносят электроны из бескислородного ила на пару сантиметров ниже морского дна в богатые кислородом ил и ил на поверхности, что позволяет им есть одним концом и дышать другим.
. .. становится четче с помощью лазерного света
Комбинационная спектроскопия освещает молекулы лазерным светом. Распределение частот рассеянного света позволяет считывать энергетический уровень молекул.
«В этом контексте мы использовали прибор в качестве усовершенствованного вольтметра, который мы нацелили на определенный тип белков, цитохромов, в кабелях», - сказал первый автор публикации, Йеспер Т. Бьерг, Аспирант Орхусского университета.
Отключение питания
Объясняет глава CEM, профессор Ларс Питер Нильсен.
Все живые клетки перемещают электроны и стараются припарковать их в так называемых цитохромах. Чем больше свободных парковочных мест, тем выше электрический потенциал. С помощью нашего усовершенствованного вольтметра мы теперь измерили доступные парковочные места и, следовательно, электрический потенциал каждого цитохрома вдоль проводов отдельных кабельных бактерий, в то время как эти провода проводят электроны от одного конца бактерии к другому. Наши измерения показали самый низкий потенциал в клетках на том конце, где загружались электроны из источника пищи, и самый высокий потенциал на противоположном конце, где электроны разгружались на кислород».
В ходе исследования исследователи отрезали верхний конец бактерии (то есть конец, который передает электроны кислороду в воде) с помощью лазера. Это привело к быстрому падению электрического потенциала в оставшейся части бактерий, указывая на то, что парковочные места в цитохромах были заполнены электронами, которые не могли двигаться дальше из-за отключения электричества..
Это первый случай, когда перенос электронов был продемонстрирован у отдельных кабельных бактерий. В то же время мы использовали хорошо зарекомендовавший себя метод, подтверждающий результаты наших первоначальных измерений нетрадиционными методами в столбах непрозрачного ила», - сказал Ларс Питер Нильсен.