De oceaanbodem en de grond onder onze voeten zijn bezaaid met kleine nanodraden - 1/100, duizendste van de breedte van een mensenhaar - gemaakt door miljarden bacteriën die elektrische stroom kunnen genereren uit organisch afval. In nieuw onderzoek gepubliceerd op 17 augustus in het tijdschrift Natuur Chemische Biologie , Yale-onderzoekers beschrijven hoe dit verborgen elektriciteitsnet kan worden geactiveerd met een korte schok van een elektrisch veld.

"We leven in een elektrische wereld, " zei Nikhil Malvankar, assistent-professor moleculaire biofysica en biochemie aan het Microbial Science Institute op de West Campus van Yale en senior auteur van het artikel. "De sterkte en geleidbaarheid van deze nanodraden, gekoppeld aan het vermogen van bacteriën om zichzelf te herstellen, zou kunnen helpen bij het creëren van duurzame, zelfgenezend, elektronica uit levende cellen."

In omgevingen zonder zuurstof, de bacterie Geobacter "ademt" door minuscule eiwitfilamenten, nanodraden genaamd, te projecteren in bacteriële gemeenschappen die bekend staan ​​als biofilms om overtollige elektronen af ​​te voeren als gevolg van de omzetting van organisch afval in elektriciteit. Maar het is een raadsel gebleven hoe deze bacteriën, die zich op elkaar stapelen als flatgebouwen, elektronen over afstanden sturen die 100 keer zo groot zijn.

In eerder onderzoek is het team toonde aan dat nanodraden bestaande uit een eiwit genaamd OmcS kleine metalen bouwstenen bevatten, of hemes, over hun hele lengte. OmcS verzendt elektriciteit. De nieuwe studie wees uit dat wanneer gestimuleerd door een elektrisch veld, de bacteriën produceren voorheen onbekende nanodraden van een andere, efficiëntere eiwitten, OmcZ. Het verzendt elektriciteit 1, 000 keer efficiënter dan OmcS.

Sibel Ebru Yalcin, een onderzoekswetenschapper bij Yale's Microbial Sciences Institute, leidde dit werk met afgestudeerde studenten J. Patrick O'Brien, Yangqi Gu en Krystle Reiss.

"Verrassend genoeg, nanodraden zijn bestand tegen en functioneren in extreem zure omgevingen waar de meeste eiwitten afbreken, " merkte Yalcin op. "Dit biedt een unieke kans om nieuwe sensoren en zeer veerkrachtige materialen te ontwikkelen."