Растения используют фотосинтез с хлорофиллом для генерации электричества, которое затем сохраняется в виде сахаров, необходимых для жизни. Растения получают энергию от Солнца. У животных действует иной механизм: они берут электроны из окружающей среды с помощью процесса, который называется хемосинтез: окислительно-восстановительные реакции, в которых окисляются химические соединения, богатые энергией: неорганические, например, молекулярный водород, сера или органические — углеводы, жиры, белки, парафины и т.д.
В общем, до сих пор науке было известно две экосистемы: фототрофы и хемотрофы. Но японским учёным из университета Токио и Центра науки устойчивых ресурсов RIKEN явно не нравится такая гармония. Сейчас они изучают третью экосистему, которую назвали «электро-экосистема» (электротрофы?). Японцы изучают бактерий, способных питаться чистым электричеством.
Глубоководные железобактерии Acidithiobacillus ferrooxidans окисляют двухвалентное железо до трёхвалентного — и живут за счёт полученной энергии.
Японские учёные предположили, что некоторые глубоководные бактерии, в том числе Acidithiobacillus ferrooxidans, способны напрямую потреблять электроны из окружающей среды вместо проведения реакции окисления.
Чтобы проверить гипотезу, они вывели колонию Acidithiobacillus ferrooxidans и вырастили её в среде, в которой отсутствовало двухвалентное железо, традиционная их пища. Вместо этого бактериям предложили электрод с напряжением +0,4 В, углекислый газ как источник углерода и кислород как акцептор электронов.
Эксперимент показал, что через электрод течёт ток. Его сила зависела от количества бактерий, которые прикрепились к электроду. Уничтожение бактерий ультрафиолетом немедленно прекращало течение тока.
Дополнительный фотохимический эксперимент позволил точнее определить схему метаболизма в клетках бактерий и установить, что в переносе электронов из внешней среды участвуют гем-содержащие белки в мембране.
На следующем этапе исследователи намерены доказать, что феномен питания живых существ чистым электричеством существует в природе. Учёные уже обнаружили геоэлектрический ток возле гидротермальных источников.
Может быть, уникальным «электротрофам» найдут и практическое применение. Представляете, можно создать целую экосистему, которая будет жить на электричестве!
Научная работа опубликована в журнале Frontiers in Microbiology.
