Бактерии, также как и клетки многоклеточных организмов, используют получаемые при расщеплении питательных веществ электроны для получения энергии. При так называемом аэробном дыхании, происходящем в богатых кислородом условиях, электроны удаляются из организма путем восстановления молекулы кислорода до углекислого газа.
Бактерии Shewanella oneidensis, обычно практикующие аэробное дыхание, научились в условиях дефицита кислорода высвобождать электроны в минералы, такие как оксиды железа и марганца, входящие в состав каменистых почв. До сих пор специалистам не удавалось установить механизм, с помощью которого бактерии осуществляют эту манипуляцию.
С помощью рентгеновской кристаллографии исследователи университета Восточной Англии расшифровали молекулярную структуру цитохрома MtrF – мембранного белка, располагающегося на внешней поверхности бактериальной стенки Shewanella oneidensis и являющегося элементом комплекса, который переносит электроны.
По словам авторов, именно этот белок является электрическим выводом поверхности бактериальной клетки и его изучение поможет разобраться в механизмах, с помощью которых бактерии вступают в контакт с минералами и передают им электрических заряд.
Ранее специалисты рассматривали три возможных практикуемых бактериями механизма переноса электронов: прямой перенос, с помощью молекул-переносчиков или вдоль проводящих филаментов. Расшифрованная структура белка предполагает возможность использования первых двух механизмов.
Судя по всему, в скором будущем исследователи получат данные, которые позволят им «прикреплять» бактерии непосредственно к электродам с целью создания биологических батарей. Другими возможными вариантами использования бактериального электричества является разработка автономных очистительных устройств, а также питательных элементов, работающих на органических отходах.
