Биофизики из США исследуют микробов, которые питаются минералами и электрическим током. Они научились выращивать их на электродах в лаборатории, что открывает большие перспективы для науки, в частности для поиска жизни с этим способом питания на других мирах. Статья со свежей порцией результатов готовится к публикации, сообщает журнал Quanta.
Биофизик Мох Эль-Наггар (Moh El-Naggar) и его студентка Яамини Янгар (Yamini Jangir) из Университета Южной Калифорнии в США проводят исследования в горах Блэк Хиллз в штате Южная Дакота (США), в старом золотом руднике, где теперь расположен детектор темной материи. Ученые ищут бактерии, которые могут питаться электричеством.
Питающиеся электричеством микробы принадлежат к редким группам, изучение которых только начинается. Микробы обитают в горячих подводных источниках, в фумаролах, расположенных глубоко под землей, в океанских осадках. Эти микробы трудно вырастить в лаборатории, так как сложно воссоздать условия их обитания.
Электрические микробы открыл в 1980-х Кеннет Нельсон (Kenneth Nealson), геолог из Университета Южной Калифорнии. Способ их питания оставался загадкой. Ведь жировые мембраны, в которые заключена клетка, создают электрически нейтральную зону. Считалось, что этот барьер электроны не могут преодолеть. Только в 2006 году ученые выяснили молекулярный механизм, лежащий в основе питания электричеством — три специализированных белка в клеточной мембране формируют проводящий мост, который переносит электроны за пределы клетки.
Ученые терялись в догадках, могут ли микробы делать наоборот — затягивать электроны в клетку извне? Чтобы это выяснить, они начали изучать группу метаногенов — микробов-архей, которые вырабатывают газ метан и едят металлы, но не всегда напрямую.
В прошлом году Альфред Спорманн (Alfred Spormann), микробиолог из Стенфордского Университета с коллегами добился того, что матеногены выживали на электродах в лаборатории, не питаясь свободными электронами. (Портал Научная Россия рассказывал об этой работе в статье «Ферменты таскают электроны для микробов».) Ученые разместили на поверхности угольного электрода фермент, который спаривал электрон от электрода с протоном из воды, чтобы создать атом водорода, а это — источник питания для метаногенов. Оказалось, что большинство ферментов лучше работают внутри клетки и быстро — за несколько часов — деградируют за ее пределами. Однако последние эксперименты Спорманна показали, что ферменты активны по несколько дней.
Ученые надеются, что новый подход — выращивание микробов на электродах — позволит изучать ранее неизученные группы микробов, которые ранее невозможно было культивировать. В поисках объектов для исследования Аннетт Рове (Annette Rowe), коллега Эль-Наггара, раздобыла питающихся электричеством и металлами микробов на морском дне у острова Каталина, рядом с берегом Южной Калифорнии.
Эта группа микробов относится к литоафтотрофам — поедателям камней, которые черпают энергию из неорганических соединений, таких как железо, сера и магний. При некоторых условиях эти микробы могут жить, питаясь только электричеством. Публикация об этом опыте вышла в прошлом году.
Теперь ученые хотят понять, как у этих микробов происходит перенос электронов из минералов в клетки. Это важно, потому что такой способ питания может существовать у микробов на других планетах. Недаром эксперименты Эль-Наггара в золотом руднике финансирует Астробиологический институт NASA.
