Ett hårliknande protein gömt inuti bakterier fungerar som en slags på/av-brytare för naturens "elektriska nät, "en global väv av bakteriegenererade nanotrådar som genomsyrar all syrefri jord och djupa havsbottnar, Yale-forskare rapporterar i tidskriften Natur . "Marken under våra fötter, hela världen, är elektriskt ansluten, sa Nikhil Malvankar, biträdande professor i molekylär biofysik och biokemi vid Microbial Sciences Institute vid Yales västra campus och senior författare till artikeln. "Dessa tidigare dolda bakteriella hårstrån är den molekylära omkopplaren som kontrollerar frisättningen av nanotrådar som utgör naturens elektriska nät."

Nästan alla levande varelser andas syre för att bli av med överflödiga elektroner när näringsämnen omvandlas till energi. Utan tillgång till syre, dock, jordbakterier som lever djupt under hav eller begravda under jorden under miljarder år har utvecklat ett sätt att andas genom att "andas mineraler, "som snorkling, genom små proteinfilament som kallas nanotrådar.

Hur dessa jordbakterier använder nanotrådar för att andas ut elektricitet, dock, har förblivit ett mysterium. Sedan 2005, forskare hade trott att nanotrådarna består av ett protein som kallas "pili" ("hår" på latin) som många bakterier visar på sin yta. Dock, i forskning publicerad 2019 och 2020, ett team ledd av Malvankar visade att nanotrådar är gjorda av helt olika proteiner. "Detta var en överraskning för alla på fältet, ifrågasätter tusentals publikationer om pili, " sa Malvankar.

För den nya studien, doktoranderna Yangqi Gu och Vishok Srikanth använde kryoelektronmikroskopi för att avslöja att denna pili-struktur består av två proteiner och istället för att själva fungera som nanotrådar, pili förblir gömda inuti bakterierna och fungerar som kolvar, tränger in nanotrådarna i miljön. Tidigare hade ingen misstänkt en sådan struktur.

Att förstå hur bakterier skapar nanotrådar gör det möjligt för forskare att skräddarsy bakterier för att utföra en mängd funktioner – från att bekämpa patogena infektioner eller biologiskt farligt avfall till att skapa levande elektriska kretsar, säger författarna. Det kommer också att hjälpa forskare som vill använda bakterier för att generera elektricitet, skapa biobränslen, och även utveckla självreparerande elektronik.

Andra författare är Aldo Salazar-Morales, Ruchi Jain, Patrick O'Brien, Sophia Yi, Fadel A. Samatey, och Sibel Ebru Yalcin, allt från Yale, samt Rajesh Soni från Columbia University.