Forscher der Yale University und des NOVA-FCT haben herausgefunden, wie Bodenbakterien in einer sauerstofffreien Umgebung „atmen“, indem sie eine Familie von Proteinen verwenden, um überschüssige Elektronen auf Nanodrähte zu übertragen und so ein natürliches Stromnetz im Untergrund zu schaffen. Solche Gitter tragen dazu bei, das mikrobielle Leben aufrechtzuerhalten und Umweltprozesse wie die Methanaufnahme zu beeinflussen, die für die Kontrolle der globalen Erwärmung von entscheidender Bedeutung ist.
Bodenbakterien nutzen Proteine, um Nanodrähte anzutreiben und so ein unterirdisches Netz zu schaffen, das das Leben unterstützt und die Methanemissionen beeinflusst. Um in einer sauerstofffreien Umgebung zu „atmen“, sind Bakterien unter unseren Füßen auf eine einzige Familie von Proteinen angewiesen, um überschüssige Elektronen, die beim „Verbrennen“ von Nährstoffen entstehen, auf Nanodrähte, sogenannte elektrische Haare, zu übertragen, die aus ihrer Oberfläche herausragen, wie Forscher der Yale University und des Nova Institute of Science and Technology der Nova University in Lissabon (NOVA-FCT) herausgefunden haben.
Diese Reihe von Proteinen wirkt im Wesentlichen wie Stecker, versorgt diese Nanodrähte mit Strom und bildet ein natürliches elektrisches Netz tief in der Erde, das vielen Arten von Mikroorganismen das Überleben und Leben ermöglicht, sagten Co-Senior-Autoren der neuen Studie Nikhil Malvankar, außerordentlicher Professor am Yale Department of Molecular Biophysics and Biochemistry und Institute of Microbial Sciences, und Carlos Salgueiro, ordentlicher Professor am Nova Research Center.
Die Komponenten dieses mikrobiellen Gitters wurden in den Labors von Marvankar und Salguero eingehend untersucht. Es war jedoch unklar, wie Bakterien überschüssige Elektronen, die durch Stoffwechselaktivitäten erzeugt werden, auf Nanodrähte übertragen, die aus ihrer Oberfläche herausragen und sich mit Mineralien oder Nachbarn verbinden. Sie fanden heraus, dass viele Arten von Bodenbakterien auf eine einzige, große Familie von Cytochromen in ihrem Körper angewiesen sind, um die Nanodrähte aufzuladen.
Das Verständnis der Details dieser Nanodrahtaufladung ist wichtig für die Entwicklung des Potenzials für neue Energiequellen und neue Biomaterialien sowie deren Auswirkungen auf die Umwelt. Marwankar und Salguero wiesen darauf hin, dass Mikroorganismen 80 % des Methans im Ozean absorbieren und Methan vom Meeresboden ausgestoßen wird und maßgeblich zur globalen Erwärmung beiträgt. Allerdings sind Mikroorganismen auf der Erdoberfläche für 50 % des in die Atmosphäre emittierten Methans verantwortlich. Das Verständnis verschiedener Stoffwechselprozesse könnte dazu beitragen, die Methanemissionen zu reduzieren, sagen sie.
Über die Forschung wurde in der Zeitschrift Nature Communications berichtet. Die Arbeit wurde von den Co-Erstautoren Pilar Portela und Catharine Shipps sowie Cong Shen und Vishok Srikanth geleitet.
Zusammengestellt von: ScitechDaily