Živá rozvodná síť podmořských bakterií

Už jsme si zvykli, že bakterie dovedou leccos. Stačí si představit nějaký netradiční metabolický kousek a můžeme si být prakticky jistí, že ho nějaká bakterie umí. Dovedou žít i v hodně bizarních prostředích a mohou se organizovat do komplikovaných struktur, které jim pomáhají čelit nástrahám našeho světa. Jak se zdá, zvládnou i ze svých těl postavit miniaturní, ale fungující rozvodnou síť, kterou protéká elektrický proud.

Právě takové bakterie na konferenci American Society for Microbiology v San Francisku nedávno představil Lars Peter Nielsen z Aarhuské univerzity a jeho kolegové, kteří pomocí elektronového mikroskopu špehovali obyvatele bahna s vysokým obsahem síry z míst pod mořským dnem. Šlo o deltaproteobakterie z rodu Desulfobulbus, které musí nějakým způsobem řešit problém s kyslíkem. Tyto mikroorganismy se očividně důvěrně znají se sírou a není pochyb, že hrají jistou, možná vcelku významnou roli v globálním koloběhu síry. Redukují sírany, oxidují sulfidy, oxidují síru jako takovou a oxidují i siřičitany na sírany. Mimo jiné těží energii oxidací děsivě páchnoucího sulfanu, čili sirovodíku, kterého je v takovém prostředí obvykle poměrně dost. Zároveň je tu ale po čertech málo kyslíku, který by měl v takovém metabolismu sehrát roli akceptoru elektronů. Kde ho ale v páchnoucím bahně pod mořským dnem vzít?

Pozoruhodné a zároveň relativně blízce příbuzné bakterie rodu Geobacter řeší podobný problém tak, že vytvářejí nanovlákna, podél nichž pak posílají přebytečně elektrony až ke kyslíku dostupnému v mořské vodě. Baktérie rodu Desulfobulbus na to jdou podobně, a vlastně ještě zábavněji. Nevytvářejí vnější nanovlákna, alespoň ne k tomuto účelu. Několik tisíc desulfobulbů sestaví vlákno ze sebe samotných. Jednotlivé desulfobulby měří jen kolem 3-4 mikrometrů, dohromady ale vytvoří vlákno z živých buněk o délce kolem 1 centimetru. Jako svérázný elektrický drátek spojuje bakterie nekompromisně anoxického, tedy bezkyslíkatého bahna, s bakteriemi obývajícími místa s relativně vyšším obsahem kyslíku.

Bakteriální elektrické drátky postupně rostou s tím, jak se dělí jednotlivé buňky. Poměrně záhy zvládnou vytvořit velmi intenzivní rozvodnou síť, která pumpuje elektrony jako o život. Podle Nielsena a jeho spolupracovníků může krychlový centimetr podmořského sedimentu obsahovat až jeden kilometr bakteriálních kabelů desulfobulbů. Jako by tam byl bakteriální internet, v němž namísto spamu sviští elektrony, alespoň pokud zatím víme. Tyhle bakterie mohou žít v sedimentu bez kyslíku i v sedimentu poměrně prokysličeném, což jim, společně se schopností stavby rozvodné sítě poskytuje možnost zabrat si oxidaci sulfanu na mnoha místech pro sebe, což jistě není úplně špatné.

Když už víme, co desulfobulby dělají, tak by dalším krokem pochopitelně mělo být odhalení, jak vlastně jejich bakteriální rozvodná síť přenáší elektrony. Nejspíš nás čekají zajímavé biochemické objevy, které bychom pak mohli přetavit kupříkladu do medicínských zařízení obstarávajících přenos elektronů. Není těžké uhodnout, že se s desulfobulby a podobnými mikroorganismy experimentuje v mikrobiálních palivových článcích (MFC, Microbial Fuel Cells), které by možná v budoucnu mohly zvrátit situaci v energetice v náš prospěch. Bakterie, co umějí takovéhle kousky, nebo alespoň jejich triky a geny, které za nimi stojí, bychom také určitě mohli široce využít při dekontaminaci různě znečistěného prostředí.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka PhD.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Originální studie:

Giant living power cables let bacteria respire. NewScientist 29.6. 2012.

Další zdroje: Wikipedia (Geobacter).

Obrazové přílohy:

Lars Peter Nielsen. Kredit: Aarhus University.

Bakterie to umějí v malém. Kredit: JGkatz, Wikimedia Commons.