Een haarachtig eiwit dat in bacteriën is verborgen, dient als een soort aan-uitschakelaar voor het "elektriciteitsnet van de natuur, " een wereldwijd web van door bacteriën gegenereerde nanodraden dat alle zuurstofloze bodems en diepe oceaanbodems doordringt, Yale-onderzoekers rapporteren in het tijdschrift Natuur . "De grond onder onze voeten, de hele wereld, is elektrisch bedraad, " zei Nikhil Malvankar, assistent-professor moleculaire biofysica en biochemie aan het Microbial Sciences Institute op de West Campus van Yale en senior auteur van het artikel. "Deze voorheen verborgen bacteriële haren zijn de moleculaire schakelaar die de afgifte van nanodraden regelt die het elektriciteitsnet van de natuur vormen."

Bijna alle levende wezens ademen zuurstof om overtollige elektronen kwijt te raken bij het omzetten van voedingsstoffen in energie. Zonder toegang tot zuurstof, echter, bodembacteriën die diep onder de oceanen leven of gedurende miljarden jaren ondergronds zijn begraven, hebben een manier ontwikkeld om te ademen door "mineralen in te ademen, "zoals snorkelen, door kleine eiwitfilamenten die nanodraden worden genoemd.

Hoe deze bodembacteriën nanodraden gebruiken om elektriciteit uit te ademen, echter, is een mysterie gebleven. Sinds 2005, wetenschappers hadden gedacht dat de nanodraden zijn gemaakt van een eiwit genaamd "pili" ("haar" in het Latijn) dat veel bacteriën op hun oppervlak vertonen. Echter, in onderzoek gepubliceerd in 2019 en 2020, een team onder leiding van Malvankar toonde aan dat nanodraden gemaakt zijn van totaal verschillende eiwitten. "Dit was een verrassing voor iedereen in het veld, duizenden publicaties over pili ter discussie stellen, ' zei Malvankar.

Voor de nieuwe studie afgestudeerde studenten Yangqi Gu en Vishok Srikanth gebruikten cryo-elektronenmicroscopie om te onthullen dat deze pili-structuur uit twee eiwitten bestaat en in plaats van zelf als nanodraden te dienen, pili blijven verborgen in de bacteriën en werken als zuigers, de nanodraden in de omgeving duwen. Voorheen had niemand zo'n constructie vermoed.

Door te begrijpen hoe bacteriën nanodraden maken, kunnen wetenschappers bacteriën afstemmen op een groot aantal functies - van het bestrijden van pathogene infecties of biologisch gevaarlijk afval tot het creëren van levende elektrische circuits, zeggen de auteurs. Het zal ook wetenschappers helpen die bacteriën willen gebruiken om elektriciteit op te wekken, biobrandstoffen maken, en zelfs zelfherstellende elektronica ontwikkelen.

Andere auteurs zijn Aldo Salazar-Morales, Ruchi Jain, Patrick O'Brien, Sophia Yi, Fadel A. Samatey, en Sibel Ebru Yalcin, allemaal van Yale, evenals Rajesh Soni van Columbia University.