Durante los últimos 10 años, los científicos han estado fascinados por un tipo de "bacteria eléctrica" ​​que dispara largos zarcillos como cables eléctricos, usándolos para alimentarse y transferir electricidad a una variedad de superficies sólidas.

Hoy dia, un equipo dirigido por científicos de la USC ha invertido el estudio de estos nanocables bacterianos, descubrir que las características clave en cuestión no son pili, como se creía anteriormente, sino que son extensiones de la membrana externa de las bacterias equipadas con proteínas que transfieren electrones, llamados "citocromos".

Los científicos habían sospechado durante mucho tiempo que los nanocables bacterianos eran pili (en latín significa "cabello"), que son características similares al cabello comunes en otras bacterias. permitiéndoles adherirse a superficies e incluso conectarse entre sí. Dada la similitud de forma, era fácil creer que los nanocables eran pili. Pero Moh El-Naggar, profesor asistente en la Facultad de Letras de USC Dornsife, Artes y Ciencias, dice que siempre tuvo cuidado de no decir que sabía con certeza que eso era lo que eran.

"La idea de pili fue la hipótesis más fuerte, pero siempre fuimos cautelosos porque la composición y estructura exactas eran muy esquivas. Luego, resolvimos los desafíos experimentales y los datos duros nos llevaron en una dirección completamente diferente. Nunca he estado más feliz por estar equivocado. De muchas maneras, resultó ser una forma aún más inteligente de que las bacterias se alimentaran, "dijo El-Naggar, autor correspondiente del estudio, quien fue nombrado investigador de Popular Science Brilliant 10 en 2012 por su trabajo pionero con nanocables bacterianos.

Este último estudio será publicado en línea por la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias el 18 de agosto.

Los científicos de la USC colaboraron con colegas de Penn State, la Universidad de Wisconsin-Milwaukee, Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, y el Instituto Politécnico Rensselaer sobre la investigación.

La primera pista provino del seguimiento de los genes de la bacteria. Durante la formación de nanocables, Los científicos notaron un aumento en la expresión de genes de transporte de electrones, pero ningún aumento correspondiente en la expresión de genes de pilina.

Desafiado por esta evidencia de lo que los nanocables no eran, el siguiente equipo necesitaba averiguar qué eran en realidad. El-Naggar acredita a Sahand Pirbadian, Estudiante de posgrado de la USC, con el diseño de una estrategia ingeniosa pero simple para hacer el descubrimiento.

Al privar a las bacterias de oxígeno, los investigadores pudieron obligar a las bacterias a estirar sus nanocables cuando se les ordenó, permitiendo observar el proceso en tiempo real. Y al teñir la membrana bacteriana, periplasma citoplasma, y proteínas específicas, Los investigadores pudieron tomar un video de los nanocables extendiéndose, lo que confirmó que estaban basados ​​en una membrana, y no pili en absoluto.

El proceso no es tan simple como parece. La generación de videos de los nanocables extendiéndose requirió nuevos métodos para etiquetar simultáneamente múltiples características, mantenga una cámara enfocada en las bacterias que se retuercen, y combinar las técnicas ópticas con microscopía de fuerza atómica para obtener una resolución más alta.

"Nos llevó alrededor de un año desarrollar la configuración experimental y descubrir las condiciones adecuadas para que las bacterias produzcan nanocables". ", Dijo Pirbadian." Tuvimos que volver atrás y reexaminar algunos experimentos más antiguos y repensar lo que sabíamos sobre el organismo. Una vez que pudimos inducir el crecimiento de nanocables, comenzamos a analizar su composición y estructura, que tomó otro año de trabajo. Pero valió la pena el esfuerzo porque el resultado fue muy sorprendente, pero en retrospectiva tiene mucho sentido ".

Comprender la forma en que funcionan estas bacterias eléctricas tiene aplicaciones más allá del laboratorio. Tales criaturas tienen el potencial de abordar algunas de las grandes preguntas sobre la naturaleza de la vida misma, incluyendo qué tipos de formas de vida podemos encontrar en ambientes extremos, como el espacio. Además, esta investigación tiene el potencial de informar la creación de vida, Circuitos microbianos:forman la base de dispositivos electrónicos híbridos biológico-sintéticos.

Esta investigación fue financiada en la USC por la Oficina de Investigación Científica del Departamento de Energía y la Fuerza Aérea de los EE. UU. Y fue posible gracias a las instalaciones de los Centros de Excelencia en NanoBioFísica y Microscopía Electrónica y Microanálisis de la USC.