El mundo natural posee su propia red eléctrica intrínseca compuesta por una red global de diminutos nanocables generados por bacterias en el suelo y los océanos que "respiran" exhalando el exceso de electrones.

En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Yale descubrieron que la luz es un aliado sorprendente para fomentar esta actividad electrónica dentro de las bacterias del biofilm. Descubrieron que la exposición de nanocables producidos por bacterias a la luz producía un aumento de hasta 100 veces en la conductividad eléctrica.

Los hallazgos se publicaron el 7 de septiembre en la revista Nature Communications .

"Los dramáticos aumentos de corriente en los nanocables expuestos a la luz muestran una fotocorriente estable y robusta que persiste durante horas", dijo el autor principal Nikhil Malvankar, profesor asociado de Biofísica y Bioquímica Molecular (MBB) en el Instituto de Ciencias Microbianas de Yale en el Campus Oeste de Yale.

Los resultados podrían proporcionar nuevos conocimientos a medida que los científicos buscan formas de explotar esta corriente eléctrica oculta para una variedad de propósitos, desde la eliminación de desechos de riesgo biológico hasta la creación de nuevas fuentes de combustible renovable.

Casi todos los seres vivos respiran oxígeno para deshacerse del exceso de electrones al convertir los nutrientes en energía. Sin embargo, sin acceso al oxígeno, las bacterias del suelo que viven en las profundidades de los océanos o están enterradas bajo tierra durante miles de millones de años han desarrollado una forma de respirar "minerales para respirar", como bucear, a través de diminutos filamentos de proteínas llamados nanocables.

Cuando las bacterias se expusieron a la luz, el aumento de la corriente eléctrica sorprendió a los investigadores porque la mayoría de las bacterias probadas existen en las profundidades del suelo, lejos del alcance de la luz. Estudios anteriores habían demostrado que, cuando se exponían a la luz, las bacterias productoras de nanocables crecían más rápido.

"Nadie sabía cómo sucede esto", dijo Malvankar.

En el nuevo estudio, un equipo de Yale dirigido por el investigador postdoctoral Jens Neu y la estudiante graduada Catharine Shipps concluyó que una proteína que contiene metal conocida como citocromo OmcS, que forma los nanocables bacterianos, actúa como un fotoconductor natural:los nanocables facilitan en gran medida la transferencia de electrones cuando las biopelículas se exponen a la luz.

"Es una forma completamente diferente de fotosíntesis", dijo Malvankar. "Aquí, la luz está acelerando la respiración de las bacterias debido a la rápida transferencia de electrones entre los nanocables".

El laboratorio de Malvankar está explorando cómo se podría utilizar esta información sobre la conductividad eléctrica bacteriana para estimular el crecimiento de la optoelectrónica, un subcampo de la fotónica que estudia dispositivos y sistemas que encuentran y controlan la luz, y capturan metano, un gas de efecto invernadero conocido por ser un contribuyente significativo a la cambio climático.

Otros autores del artículo son Matthew Guberman-Pfeffer, Cong Shen, Vishok Srikanth, Sibel Ebru Yalcin del Malvankar Lab en Yale; Jacob Spies, el profesor Gary Brudvig y el profesor Victor Batista del Departamento de Química de Yale; y Nathan Kirchhofer de Oxford Instruments. + Explora más

Los pelos bacterianos ocultos alimentan la 'red eléctrica' de la naturaleza