När Shewanella oneidensis-bakterien "andas" in vissa metall- och svavelföreningar anaerobt, hur en aerob organism skulle behandla syre, den producerar material som kan användas för att förbättra elektronik, elektrokemisk energilagring, och läkemedelsleveransanordningar.

Denna bakteries förmåga att producera molybdendisulfid - ett material som lätt kan överföra elektroner, som grafen — är fokus för forskning publicerad i Biointerfaser av ett team av ingenjörer från Rensselaer Polytechnic Institute.

"Detta har en viss potential om vi kan förstå den här processen och kontrollera aspekter av hur bakterierna gör dessa och andra material, sa Shayla Sawyer, en docent i el, dator, och systemteknik på Rensselaer.

Forskningen leddes av James Rees, som för närvarande är postdoktor under Sawyer-gruppen i nära samarbete och med stöd av Jefferson Project vid Lake George - ett samarbete mellan Rensselaer, IBM Research, och The FUND for Lake George som banar väg för en ny modell för miljöövervakning och förutsägelse. Denna forskning är ett viktigt steg mot att utveckla en ny generation näringssensorer som kan användas på sjöar och andra vattendrag.

"Vi finner att bakterier som är anpassade till specifika geokemiska eller biokemiska miljöer kan skapa, i vissa fall, mycket intressant och nytt material, " sa Rees. "Vi försöker få in det i den elektriska teknikvärlden."

Rees utförde detta banbrytande arbete som doktorand, samråd av Sawyer och Yuri Gorby, den tredje författaren på denna tidning. Jämfört med andra anaeroba bakterier, en sak som gör Shewanella oneidensis särskilt ovanlig och intressant är att den producerar nanotrådar som kan överföra elektroner.

"Det lämpar sig för att ansluta till elektroniska enheter som redan har tillverkats, Sawyer sa. det är gränssnittet mellan den levande världen och den konstgjorda världen som är fascinerande."

Sawyer och Rees fann också att, eftersom deras elektroniska signaturer kan kartläggas och övervakas, bakteriella biofilmer kan också fungera som en effektiv näringssensor som kan ge Jefferson Project-forskare nyckelinformation om hälsan hos ett akvatiskt ekosystem som Lake George.

"Detta banbrytande arbete som använder bakteriella biofilmer representerar potentialen för en spännande ny generation av "levande sensorer, som helt skulle förändra vår förmåga att upptäcka överskott av näringsämnen i vattendrag i realtid. Detta är avgörande för att förstå och mildra skadliga algblomningar och andra viktiga vattenkvalitetsproblem runt om i världen, sa Rick Relyea, chef för Jefferson Project.

Sawyer och Rees planerar att fortsätta utforska hur man optimalt kan utveckla denna bakterie för att utnyttja dess omfattande potentiella tillämpningar.

"Vi får ibland frågan med forskningen:Varför bakterier? Eller, varför föra in mikrobiologin i materialvetenskapen?", sa Rees. "Biologi har haft en så lång period av att uppfinna material genom försök och misstag. De kompositer och nya strukturer som uppfunnits av mänskliga forskare är nästan en droppe i hinken jämfört med vad biologi har kunnat göra."