(PhysOrg.com) -- Vissa bakterier växer elektriskt hår som låter dem kopplas ihop i stora biologiska kretsar, enligt en biofysiker från University of Southern California och hans medarbetare.

Fyndet tyder på att mikrobiella kolonier kan överleva, kommunicera och delar energi delvis genom elektriskt ledande hårstrån som kallas bakteriella nanotrådar.

"Detta är den första mätningen av elektrontransport längs biologiska nanotrådar som produceras av bakterier, sade Mohamed El-Naggar, biträdande professor i fysik och astronomi vid USC College of Letters, Konst och vetenskap.

El-Naggar var huvudförfattare till en studie som visas online nästa vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Att veta hur mikrobiella samhällen frodas är det första steget i att hitta sätt att förstöra skadliga kolonier, som biofilmer på tänder. Biofilmer har visat sig vara mycket resistenta mot antibiotika.

Samma kunskap skulle kunna bidra till att främja användbara kolonier, såsom de i bakteriella bränsleceller under utveckling vid USC och andra institutioner.

"Flödet av elektroner i olika riktningar är intimt kopplat till den metaboliska statusen för olika delar av biofilmen, " El-Naggar sa. "Bakteriella nanotrådar kan ge de nödvändiga länkarna ... för att överleva en mikrobiell krets."

En bakteriell nanotråd ser ut som ett långt hår som sticker ut ur en mikrobs kropp. Som människohår, den består mest av protein.

För att testa konduktiviteten hos nanotrådar, forskarna odlade kulturer av Shewanella oneidensis MR-1, en mikrob som tidigare upptäckts av medförfattaren Kenneth Nealson, Wrigley professor i geobiologi vid USC College.

Shewanella tenderar att göra nanotrådar i tider av knapphet. Genom att manipulera växtförhållanden, forskarna producerade bakterier med gott om nanotrådar.

Bakterierna avsattes sedan på en yta prickad med mikroskopiska elektroder. När en nanotråd föll över två elektroder, det stängde kretsen, möjliggör ett flöde av mätbar ström. Konduktiviteten liknade den för en halvledare – blygsam men betydande.

När forskarna kapade nanotråden, strömflödet stoppades.

Tidigare studier visade att elektroner kunde röra sig över en nanotråd, som inte bevisade att nanotrådar ledde elektroner längs sin längd.

El-Naggars grupp är först med att genomföra detta tekniskt svåra men mer talande experiment.

Elektricitet som transporteras på nanotrådar kan vara en livlina. Bakterier andas genom att förlora elektroner till en acceptor – för Shewanella, en metall som järn. (Andning är ett specialfall:människor andas genom att ge upp elektroner till syre, en av de mest kraftfulla elektronacceptorerna.)

Nealson sa om Shewanella:"Om du inte ger den en elektronacceptor, den dör. Den dör ganska snabbt."

I vissa fall, en nanotråd kan vara en mikrobs enda sätt att dumpa elektroner.

När en elektronacceptor är knapp i närheten, nanotrådar kan hjälpa bakterier att stödja varandra och utöka sin kollektiva räckvidd till avlägsna källor.

Forskarna noterade att Shewanella fäster till elektronacceptorer såväl som till varandra, bildar en koloni där varje medlem ska kunna andas genom en kedja av nanotrådar.

"Detta skulle i grund och botten vara ett samhällssvar för att överföra elektroner, " El-Naggar förklarade. "Det skulle vara en form av kooperativ andning."

El-Naggar och hans team är bland pionjärerna i en ung disciplin. Termen "bakteriell nanotråd" myntades 2006. Färre än 10 studier i ämnet har publicerats, enligt medförfattaren Yuri Gorby från The J. Craig Venter Institute i San Diego, upptäckare av nanotrådar i Shewanella.

Gorby och andra blev intresserade av nanotrådar när de märkte att minskning av metaller verkade ske runt filamenten. Eftersom reduktion kräver överföring av elektroner till en metall, forskarna misstänkte att filamenten bar en ström.

Nanotrådar har också föreslagits som ledande vägar i flera olika mikrober.

"Den nuvarande hypotesen är att bakteriella nanotrådar faktiskt är utbredda i den mikrobiella världen, " sa El-Naggar.

Vissa har föreslagit att nanotrådar kan hjälpa bakterier att kommunicera såväl som att andas.

Bakteriekolonier är kända för att dela information genom långsam diffusion av signalmolekyler. Nealson hävdade att elektrontransport över nanotrådar skulle vara snabbare och att föredra för bakterier.

"Du vill ha telegrafen, du vill inte ha röksignaler, " han sa.

Bakteriers gemensamma strategi för överlevnad kan innehålla lektioner för högre livsformer.

I en artikel publicerad i Wired 2009, Gorby skrev:"Att förstå strategierna för effektiv energidistribution och kommunikation i de äldsta organismerna på planeten kan fungera som användbara analogier av hållbarhet inom vår egen art."