Descobriu uma nova criatura viva que se alimenta de elétrons

Talvez essas bactérias sobrevivam em Marte

Os cientistas instalaram eletrodos de fibra de carbono (cinza) como isca para micróbios que absorvem eletricidade (laranja). Esses micróbios crescem incrivelmente devagar, de modo que os eletrodos são deixados no subsolo por cinco meses. Foto: Yamini Jangir e Moh El-Naggar

Durante séculos, os biólogos acreditam que toda a vida na Terra se divide em dois tipos: fototróficos e quimiotróficos. Os primeiros recebem eletricidade da luz solar e os segundos de substâncias intensivas em energia no ambiente, como as pessoas.

Recentemente, porém, descobriu-se que na Terra (possivelmente em outros planetas) existe um terceiro tipo de vida que pode comer eletricidade pura.

Os cientistas ficaram surpresos ao perceber quão ampla era uma vida que estava escondida dos olhos humanos por um longo tempo. Afinal, esses microorganismos são capazes de viver em grandes quantidades em veias ricas em minerais, profundamente abaixo da superfície da terra, em sedimentos oceânicos no fundo do mar, etc.

No ano passado, os biólogos japoneses estudaram as bactérias de ferro do fundo do mar, Acidithiobacillus ferrooxidans , que oxidam ferro ferroso em ferro férrico e vivem da energia recebida. Os cientistas sugeriram que essas bactérias não precisam necessariamente de ferro - e conseguiram alimentá-las com eletricidade limpa. Mas os japoneses não conseguiram provar que o fenômeno do suprimento de seres vivos com eletricidade pura existe na natureza, embora tenham sido capazes de detectar uma corrente geoelétrica perto de fontes hidrotérmicas.

Os biofísicos americanos também estudam o fenômeno dos eletrotróficos na vida selvagem há vários anos. Por exemplo, o professor Moh El-Naggar (Moh El-Naggar), juntamente com o estudante Yamini Jahangir (Yamini Jangir) em busca de tal vida exótica subiua uma profundidade de um quilômetro e meio de uma mina abandonada na cordilheira de Black Hills, localizada na parte sudoeste de Dakota do Sul. Eles encontraram os velhos canos enferrujados deixados pelos mineiros - e bombearam um pouco de água para o experimento. Os cientistas sugeriram que as bactérias podem existir nesta água que se alimenta de eletricidade, oxidando o ferro da mesma maneira que no experimento japonês.


A estudante Yamini Jangir tira água de um cano de uma mina abandonada a uma profundidade de um quilômetro e meio. Foto: Connie A. Walter e Matt Kapust Os

biofísicos colocaram eletrodos na amostra de água extraída e passaram a corrente através deles, deixando a amostra por cinco meses para permitir o crescimento de micróbios.

Os cientistas publicarão os resultados de seu trabalho científico em um futuro próximo. Eles se juntarão a numerosos grupos de biólogos que estão tentando encontrar evidências de um fenômeno natural conhecido como transferência direta de elétrons .

Nos últimos anos, foram feitas várias descobertas que confirmam a teoria de que bactérias que consomem eletricidade são comuns na Terra - elas são muito mais numerosas do que se imaginava. Amostras recentes do fundo do mar na Ilha Catalina, perto da Califórnia, revelaram uma grande variedade de bactérias que extraem eletricidade de metais e minerais.

Agora, os cientistas estão tentando entender como ocorre o metabolismo em bactérias que produzem eletricidade diretamente do meio ambiente. Colegas japoneses mostraram que proteínas contendo heme na membrana estão envolvidas na transferência de elétrons do ambiente. Ou seja, a corrente passa diretamente através da membrana - um processo que antes era considerado impossível.



Não há nada de surpreendente na própria fonte de alimentação. As pessoas e todos os outros organismos vivos se alimentam de eletricidade no nível celular. Como Albert Sainte-Giordi, laureado com o Nobel, disse uma vez romanticamente sobre esse princípio fundamental da vida, "a vida é apenas um elétron que busca a paz" . A questão é como a extraímos do ambiente.

O professor El-Naggar e outros grupos de cientistas estão estudando um novo tipo de organismo chamado litoautotróficos - organismos que usam substâncias inorgânicas para gerar energia e são capazes de sintetizar todos os componentes de suas células a partir do dióxido de carbono e outros compostos inorgânicos. Em outras palavras, essas bactérias extraem energia de ferro, enxofre, manganês e outros compostos inorgânicos. Sob certas condições, eles podem viver com eletricidade limpa.

A capacidade dessas bactérias de absorver elétrons em sua forma pura é a chamada transferência direta de elétrons- Um fenômeno muito curioso, porque parece violar as leis básicas da biofísica. Por lei, uma membrana celular espessa atua como isolante; os elétrons não devem passar por ela. "Ninguém queria acreditar que uma bactéria poderia pegar um elétron de dentro da célula e retirá-lo", disse o geobiólogo Kenneth Nealson em uma palestra no ano passado a membros da Society for Applied Microbiology em Londres.

Mas os micróbios descobertos são capazes disso.


Palestra de Kenneth Nilson

Em 2006, os biólogos foram capazes de entender como esse mecanismo funciona com a ajuda de três proteínas especializadas . Eles estão localizados na membrana e formam uma ponte condutora através da qual os elétrons são transferidos da célula para o exterior. No entanto, os cientistas ainda continuam a discutir detalhes específicos, mas o próprio fato da existência de tal mecanismo foi provado.

Depois disso, os biólogos começaram a procurar evidências de que há uma transferência reversa de elétrons do ambiente externo para a célula. Em 2009, foi comprovado que a bactéria Methanococcus maripaludisele pode se multiplicar no eletrodo, mas apenas no ano passado o mecanismo foi descoberto como recebe eletricidade - descobriu-se que, para isso, a bactéria usa uma enzima especial que emparelha um elétron de um condutor com um próton da água para criar um átomo de hidrogênio, um alimento comum entre as bactérias.



Embora esse seja um tipo de "trapaça", isto é, não a transferência direta de elétrons, mas alguns cientistas acreditam que outras bactérias ainda podem extrair diretamente elétrons do ambiente, ou seja, a transferência direta de elétrons ainda existe.

Os biólogos acreditam que o estudo de novos tipos de bactérias ainda está em sua infância e promete muitas descobertas. O professor El-Naggar compara experimentos modernos com os primeiros experimentos em neurologia, quando os cientistas enfiaram eletrodos em sapos para contrair seus músculos.

As descobertas científicas nessa área podem lançar luz sobre como a vida começou na Terra. Além disso, essas descobertas expandem significativamente o habitat potencial de microorganismos em outros planetas, onde a vida pode se esconder sob a superfície dos planetas.


Superfície de Marte

Tais micróbios podem sobreviver, por exemplo, nas condições extremas de Marte, porque em Marte há muito ferro e existem reservatórios subterrâneos de água. Se temos um sistema para extrair elétrons do ferro e do acesso à água, esse é o mais necessário para o metabolismo dessas bactérias.

Portanto, se microrganismos vivos forem descobertos durante as próximas missões a Marte, isso não surpreenderá os biólogos.

Source: https://habr.com/ru/post/pt395353/