Как бактерии питаются электричеством
Люди и многие другие живые существа получают электроны с пищей и расстаются с ними, выдыхая углекислый газ. В отличие от нас, литоаутотрофы получают энергию непосредственно из неорганических веществ. Для этого им не нужен ни кислород, ни солнечный свет: они едят электроны. Чтобы поймать такие бактерии, ученые устанавливают в местах их обитания электроды и пускают ток.
Как электроны проникают через мембрану — большая загадка, потому что сам процесс противоречит законам биофизики. Раньше считалось, что состоящая из жиров клеточная мембрана создает непреодолимый для электронов барьер. Первые организмы, способные выделять электроны на твердую поверхность, были открыты в 1980-е. Механизм стал понятен только в 2006 году; дело оказалось в трех специальных белках, которые создают для электрона коридор для прохода сквозь мембрану наружу.
Когда был описан процесс выделения электрона, сразу начались поиски бактерий, которые способны присваивать электроны, используя такую же схему, и в 2014 году такие бактерии были обнаружены.
Их способы питания очень специфичны. Выяснилось, что вид Methanococcus maripaludis выделяет фермент, который, находясь за пределами бактерии, заимствует один электрон из металла и приобретает отрицательный заряд. Кулоновские силы притягивают к энзиму протон из молекул воды вокруг, и тогда, заполучив и протон, и электрон, энзим возвращается в клетку.
Однако использование фермента — это все-таки не прямое «поедание» электронов. Ученые продолжают поиски; на сегодняшний день доказательство возможности прямого проникновения электрона через клеточную мембрану — один из самых больших вызовов микробиологии. Поиски ведутся везде, где нет света и мало кислорода: в почве, на океанском дне, в пещерах.