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  • Cabello microbiano:es eléctrico:filamentos bacterianos especializados que se ha demostrado que conducen la electricidad.

    Como cabello humano un nanoalambre de batería se compone principalmente de proteínas

    (PhysOrg.com) - A algunas bacterias les crece pelo eléctrico que les permite conectarse en grandes circuitos biológicos, según un biofísico de la Universidad del Sur de California y sus colaboradores.

    El hallazgo sugiere que las colonias microbianas pueden sobrevivir, comunicarse y compartir energía en parte a través de pelos conductores de electricidad conocidos como nanocables bacterianos.

    "Esta es la primera medición del transporte de electrones a lo largo de nanocables biológicos producidos por bacterias, "dijo Mohamed El-Naggar, profesor asistente de física y astronomía en el Colegio de Letras de la USC, Artes y Ciencias.

    El-Naggar fue el autor principal de un estudio que aparecerá en línea la próxima semana en Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

    Saber cómo prosperan las comunidades microbianas es el primer paso para encontrar formas de destruir colonias dañinas. como biopelículas en los dientes. Las biopelículas han demostrado ser muy resistentes a los antibióticos.

    El mismo conocimiento podría ayudar a promover colonias útiles, como las de las pilas de combustible bacterianas que se están desarrollando en la USC y otras instituciones.

    "El flujo de electrones en varias direcciones está íntimamente ligado al estado metabólico de diferentes partes de la biopelícula, "El-Naggar dijo." Los nanocables bacterianos pueden proporcionar los enlaces necesarios ... para la supervivencia de un circuito microbiano ".

    Un nanoalambre bacteriano parece un cabello largo que sobresale del cuerpo de un microbio. Como cabello humano se compone principalmente de proteínas.

    Para probar la conductividad de los nanocables, los investigadores cultivaron cultivos de Shewanella oneidensis MR-1, un microbio descubierto previamente por el coautor Kenneth Nealson, Profesor Wrigley de Geobiología en USC College.

    Shewanella tiende a fabricar nanocables en tiempos de escasez. Manipulando las condiciones de crecimiento, los investigadores produjeron bacterias con abundantes nanocables.

    A continuación, las bacterias se depositaron sobre una superficie salpicada de electrodos microscópicos. Cuando un nanoalambre atraviesa dos electrodos, cerró el circuito, permitiendo un flujo de corriente medible. La conductividad era similar a la de un semiconductor:modesta pero significativa.

    Cuando los investigadores cortaron el nanoalambre, el flujo de corriente se detuvo.

    Estudios anteriores demostraron que los electrones podían moverse a través de un nanoalambre, lo que no probó que los nanocables condujeran electrones a lo largo de su longitud.

    El grupo de El-Naggar es el primero en llevar a cabo este experimento técnicamente difícil pero más revelador.

    La electricidad transportada por nanocables puede ser un salvavidas. Las bacterias respiran perdiendo electrones en un aceptor; para Shewanella, un metal como el hierro. (La respiración es un caso especial:los seres humanos respiran entregando electrones al oxígeno, uno de los aceptores de electrones más poderosos).

    Nealson dijo de Shewanella:"Si no le da un aceptor de electrones, se muere. Muere bastante rápido ".

    En algunos casos, un nanoalambre puede ser el único medio que tiene un microbio para descargar electrones.

    Cuando un aceptor de electrones escasea cerca, Los nanocables pueden ayudar a las bacterias a apoyarse entre sí y extender su alcance colectivo a fuentes distantes.

    Los investigadores notaron que Shewanella se adhiere a los aceptores de electrones y entre sí, formando una colonia en la que cada miembro debería poder respirar a través de una cadena de nanocables.

    "Esta sería básicamente una respuesta comunitaria para transferir electrones, "El-Naggar explicó." Sería una forma de respiración cooperativa ".

    El-Naggar y su equipo se encuentran entre los pioneros en una disciplina joven. El término "nanoalambre bacteriano" se acuñó en 2006. Se han publicado menos de 10 estudios sobre el tema. según el coautor Yuri Gorby del Instituto J. Craig Venter en San Diego, descubridor de nanocables en Shewanella.

    Gorby y otros se interesaron en los nanocables cuando notaron que la reducción de metales parecía estar ocurriendo alrededor de los filamentos. Dado que la reducción requiere la transferencia de electrones a un metal, los investigadores sospecharon que los filamentos transportaban una corriente.

    También se han propuesto nanocables como vías conductoras en varios microbios diversos.

    "La hipótesis actual es que los nanocables bacterianos están de hecho muy extendidos en el mundo microbiano, "Dijo El-Naggar.

    Algunos han sugerido que los nanocables pueden ayudar a las bacterias a comunicarse y a respirar.

    Se sabe que las colonias bacterianas comparten información a través de la lenta difusión de moléculas de señalización. Nealson argumentó que el transporte de electrones a través de nanocables sería más rápido y preferible para las bacterias.

    "Quieres el telégrafo, no quieres señales de humo, " él dijo.

    La estrategia comunitaria de supervivencia de las bacterias puede ofrecer lecciones para formas de vida superiores.

    En un artículo de opinión publicado en Wired en 2009, Gorby escribió:"Comprender las estrategias para una distribución y comunicación eficiente de la energía en los organismos más antiguos del planeta puede servir como analogías útiles de la sostenibilidad dentro de nuestra propia especie".


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