Caltech mikrobiologer har upptäckt bakterier som livnär sig på mangan och använder metallen som sin kalorikälla. Sådana mikrober förutsades existera för över ett sekel sedan, men ingen hade hittats eller beskrivits förrän nu.

"Det här är de första bakterierna som har använt mangan som bränslekälla, "säger Jared Leadbetter, professor i miljömikrobiologi vid Caltech som, i samarbete med postdoktor Hang Yu, beskriver fynden i tidningen 16 juli Natur . "En underbar aspekt av mikrober i naturen är att de kan metabolisera till synes osannolika material, som metaller, ger energi som är användbar för cellen. "

Studien avslöjar också att bakterierna kan använda mangan för att omvandla koldioxid till biomassa, en process som kallas kemosyntes. Tidigare, forskare kände till bakterier och svampar som kan oxidera mangan, eller avlägsna den från elektroner, men de hade bara spekulerat i att ännu inte identifierade mikrober skulle kunna utnyttja processen för att driva tillväxt.

Leadbetter fann bakterierna serendipitöst efter att ha utfört icke -relaterade experiment med ett ljus, kritliknande form av mangan. Han hade lämnat en glasburk smutsad med ämnet för att dra i kranvatten i sitt Caltech -handfat innan han åkte i flera månader för att arbeta utanför campus. När han kom tillbaka, burken täcktes med ett mörkt material.

"Jag trodde, "Vad är det?", Förklarar han. "Jag började undra om efterlängtade mikrober kan vara ansvariga, så vi utförde systematiskt tester för att ta reda på det. "

Den svarta beläggningen oxiderades faktiskt av mangan som genererades av nyfunna bakterier som sannolikt hade kommit från kranvattnet. "Det finns bevis för att släktingar till dessa varelser bor i grundvatten, och en del av Pasadenas dricksvatten pumpas från lokala vattendrag, " han säger.

Mangan är ett av de mest förekommande elementen på jordens yta. Manganoxider har formen av en mörk, klumpig substans och är vanliga i naturen; de har hittats i underjordiska fyndigheter och kan också bildas i vattenfördelningssystem.

"Det finns en hel uppsättning miljöteknisk litteratur om dricksvattenfördelningssystem som täpps till av manganoxider, "säger Leadbetter." Men hur och av vilken anledning sådant material genereras där har förblivit en gåta. Klart, många forskare har ansett att bakterier som använder mangan för energi kan vara ansvariga, men bevis som stöder denna idé var inte tillgängliga förrän nu. "

Fyndet hjälper forskare att bättre förstå grundvattnets geokemi. Det är känt att bakterier kan bryta ned föroreningar i grundvatten, en process som kallas bioremediering. När du gör detta, flera nyckelorganismer kommer att "minska" manganoxid, vilket betyder att de donerar elektroner till det, på ett sätt som liknar hur människor använder syre i luften. Forskare har undrat var manganoxiden kommer ifrån i första hand.

"Bakterierna vi har upptäckt kan producera det, så de njuter av en livsstil som också tjänar till att förse de andra mikroberna med vad de behöver för att utföra reaktioner som vi anser vara fördelaktiga och önskvärda, säger Leadbetter.

Forskningsresultaten har också möjlig relevans för att förstå manganknölar som prickar mycket av havsbotten. Dessa runda metallbollar, som kan vara lika stor som grapefrukt, var kända för havsforskare redan på kryssningarna i HMS Challenger på 1870 -talet. Sedan dess, Sådana knölar har befunnits kanta botten av många av jordens hav. Under de senaste åren har gruvföretag har planerat att skörda och utnyttja dessa knölar, eftersom sällsynta metaller ofta finns koncentrerade i dem.

Men lite förstås om hur knutarna bildas i första hand. Yu och Leadbetter undrar nu om mikrober som liknar det de har hittat i sötvatten kan spela en roll och de planerar att undersöka mysteriet ytterligare. "Detta understryker behovet av att bättre förstå marina manganknutor innan de decimeras genom gruvdrift, "säger Yu.

"Denna upptäckt från Jared och Hang fyller ett stort intellektuellt gap i vår förståelse av jordens elementära cykler, och lägger till de olika sätt på vilka mangan, en abstrakt men vanlig övergångsmetall, har format livets utveckling på vår planet, "säger Woodward Fischer, professor i geobiologi vid Caltech, som inte var inblandad i studien.