Mikroorganizmi koji "jedu" struju

Photo: Yamini Jangir and Moh El-Naggar

Električna energija je energija. Pomoću nje se može vršiti neki radi - možete skuhati ručak, upaliti sijalicu i tako te stvari koje već znate. Biljke stvaraju glukozu koristeći fotone. Heterotrofni, ne-fotosintetizirajući organizmi koriste energiju hemijske veze. Međutim, organizmi ne mogu koristiti struju, odnosno elektrone, kako bi živjeli. Osim...osim ako ste neka bakterija.  

Stanice ne mogu koristiti elektrone kao izvor energije jer stanična membrana djeluje kao izolator koji sprječava protok elektrona - ono što mi nazivamo "struja". Međutim, biofizičari Yamini Jangir i Moh El-Naggar su našli dokaze da postoje stanice koje u svojoj membrani imaju specijalne proteine, a ovi proteini mogu propuštati elektrone, služeći kao neka vrsta "elektronskih kanala". Prostije rečeno, ove stanice mogu progutati elektrone. 

Jangir i El-Naggar su krenuli u jedan stari napušteni rudnik zlata u Južnoj Dakoti, danas poznatiji kao mjesto gdje je lociran detektor tamne materije, ali ne da bi lovili tajnovite čestice, nego da postavili "zamke" u obliku elektroda za jedan malo poznat mikroorganizam koji se, izgleda, hrani strujom. 

Zapravo, radi se o grupi organizama koji imaju određene visokospecifične enzime pomoću kojih koriste elektrone, a naseljavaju slabo istražena područja morskih dubina, podzemne tokove bogate mineralima i druga ekstremna mjesta. Oni su litoautofagi, u bukvalnom prevodu "jedači stijena" koji koriste željezo, sumpor ili mangan, a u određenim uslovima mogu "jesti" struju.

Možda je ideja da neko biće, pa makar i mikroorganizam, jede struju bizarna, ali život se zapravo zasniva na protoku elektrona - foton "izbaci" elektron iz magnezijumovog atoma u hlorofilu, pa počne kaskadna reakcija prebacivanja tog elektrona, što na kraju ciklusa rezultuje stvaranjem molekule glukoze. Tu molekulu koriste heterotrofni organizmi, oni koji nisu sposobni za fotosintezu. Nervni impuls je također vrsta struje, koja se javlja usljed postojanja razlike potencijala unutar i van nervnog vlakna. Doduše, ta razlika potencijala je proizvod koncentracija kationa, a ne elektrona. Sami elektroni ne mogu u stanicu, zbog postojanja membrane, ali ovi mikroorganizmi mogu provući elektrone i kroz membranu. 

Oni proizvode enzim koji "hvata" elektron i provodi ga u stanicu tega spaja sa protonom iz vode. Zapravo, bakterija se hrani hidrogenom koji tako nastane. 

Ovo istraživanje je interesantno jer pruža neki uvid u to kako bi život mogao funkcionisati na drugim planetama, poput Marsa. Upravo bi ovakvi litoautofagi mogli preživjeti u ekstremnim uslovima kakvi postoje na površini ili ispod nje na drugim planetama. Za ovaj sistem je potrebno postojanje vode, a na Marsu je ima. Osim vode, potrebno je da postoji i željezo iz kojeg bi mikroorganizmi uzimali elektrone. Ako postoje ova dva uslova- mineral/element donor elektrona i nešto vode, ovakvi organizmi bi mogli opstati.