Il mondo naturale ha la sua rete elettrica, costituita da una rete globale di minuscoli nanofili generati da batteri nel suolo e negli oceani che respirano esalando elettroni in eccesso.
In un nuovo studio, un team di ricercatori della Yale University ha scoperto che la luce è un alleato sorprendente nel promuovere questa attività elettronica all’interno dei batteri del biofilm . Esponendo alla luce i nanofili prodotti dai batteri, hanno scoperto che la conduttività elettrica era moltiplicata per 100.
Per più di due decenni, le cellule viventi sono state incorporate con punti quantici e nanostrutture per l’etichettatura fluorescente e la somministrazione di farmaci.
Tuttavia, le nanostrutture che assorbono la luce non sono state utilizzate per guidare reazioni catalitiche all’interno delle cellule a causa della mancanza di biocompatibilità e dell’elevata citotossicità di materiali estranei all’interno della cellula, spesso limitando l’efficacia operativa.
Il risultato potrebbe fornire nuove idee agli scienziati per trovare modi per sfruttare questa corrente elettrica nascosta per una varietà di scopi , dallo smaltimento dei rifiuti organici alla creazione di nuove fonti di carburante rinnovabili.
È normale che tutti gli esseri viventi respirino ossigeno per eliminare gli elettroni in eccesso durante la conversione dei nutrienti in energia. Tuttavia, senza accesso all’ossigeno, i batteri del suolo che vivono nelle profondità degli oceani o sepolti sottoterra hanno, nel corso di miliardi di anni, sviluppato un modo di respirare ” respirando minerali “, come se si immergessero, attraverso minuscoli filamenti proteici chiamati nanofili.
I ricercatori hanno scoperto che quando questi batteri venivano esposti alla luce, la corrente elettrica aumentava sorprendentemente . Questo perché la maggior parte dei batteri testati si trova in profondità nel terreno, lontano dalla portata della luce.
Nel nuovo studio, un team di Yale guidato dal ricercatore post-dottorato Jens Neu e dalla studentessa laureata Catharine Shipps ha concluso che una proteina contenente metallo, nota come citocromo OMC, che costituisce i nanofili batterici agisce come un fotoconduttore naturale. I nanofili facilitano notevolmente il trasferimento di elettroni quando i biofilm sono esposti alla luce .
“Questa è una forma completamente diversa di fotosintesi. Qui la luce accelera la respirazione dei batteri grazie al rapido trasferimento di elettroni tra i nanofili.” Nikhil Malvankar, autore principale.
I ricercatori stanno ora esplorando come questa conoscenza della conducibilità elettrica batterica potrebbe essere utilizzata per stimolare la crescita dell’optoelettronica e catturare il metano, un gas serra noto per il suo importante contributo al cambiamento climatico .
