Aarhus Universitet

HÆDRENDE OMTALE AF BANEBRYDENDE FORSKNING FRA AU

Pressemeddelelse   •   Dec 06, 2012 09:05 CET

Gåden om elektriske strømme i havbunden er løst. Forskere fra Aarhus Universitet har sensationelt opdaget bakterier, der fungerer som levende elektriske kabler. Hver af de centimeterlange ’kabelbakterier’ indeholder et bundt isolerede ledninger, der leder en elektrisk strøm fra den ene ende til den anden.

Elektricitet og saltvand er normalt en skidt blanding. Og det var da også en meget stor overraskelse, da forskere fra Aarhus Universitet for få år siden opdagede elektriske strømme mellem biologiske processer i havbunden. Siden da har de søgt efter en forklaring, og sammen med partnere fra University of Southern California, USA, præsenterer de nu opsigtsvækkende resultater i Nature.

”Vores eksperimenter viste, at de elektriske forbindelser i havbunden må være nogle faste strukturer bygget af bakterier” fortæller ph.d.-studerende Christian Pfeffer, Aarhus Universitet.

Han kunne afbryde de elektriske strømme, ved at trække en tynd klinge vandret gennem havbunden. Præcist som når en gravko klipper vores elektriske kabler.

I mikroskoperne så forskerne en hidtil ukendt gruppe af lange, flercellede bakterier, der altid var til stede, når forskerne målte de elektriske strømme.

”Den utrolige tanke, at disse bakterier skulle være elektriske kabler, faldt for alvor på plads, da vi inde i bakterierne så ledningsagtige strenge omsluttet af en membran,” fortæller seniorforsker Nils Risgaard-Petersen, Aarhus Universitet. Man havde ellers regnet med, at strømmen i havbunden løb mellem forskelige bakterier gennem et ydre ledningsnetværk, så det var en stor overraskelse, at det hele foregik inde i én lang organisme.


Kilometervis af levende kabler
Bakterierne er hundrede gange tyndere end et hår og hele bakterien fungerer som et elektrisk kabel med et antal isolerede ledninger inden i sig. Helt magen til de elektriske kabler, vi kender fra vores dagligdag.

”Disse unikke biologiske ledninger ser enkle ud, men i nanoskala er de umådeligt komplekse,” siger Ph.d.-studerende Jie Song, som brugte nano-værktøj til at afdække kabelbakteriernes elektriske egenskaber.

I en uforstyrret havbund lever der mere end titusinder kilometer kabelbakterier under en enkelt kvadratmeter. Deres evne til at lede en elektrisk strøm giver kabelbakterierne så store fordele, at de erobrer en stor del af energien fra stofomsætningen i havbunden.

Modsat alle andre kendte former for liv, opretholder kabelbakterierne nemlig en effektiv forbrænding nede i den iltfrie del af havbunden. Det kræver blot, at den ene ende af individet når op til ilten, som havvandet tilfører de øverste mm af havbunden. Forbrændingen er en overførsel af elektroner fra føden til ilt, og det klarer bakteriens indre ledningerne over centimeter-lange afstande. Men små forstyrrelser kan føre til fatale ”kabelbrud” i de skrøbelige bakterier.

Biologisk innovation
”På den ene side er det stadig meget uvirkeligt og fantastisk. På den anden side er det også meget håndgribeligt,” siger professor ved Aarhus Universitet, Lars Peter Nielsen, der står i spidsen for at udforske de naturlige elektriske strømme.

Sammen med en række internationale samarbejdspartnere har flere forskere ved Aarhus Universitet allerede taget fat i de nye og spændende spørgsmål, der rejser sig. Lige fra forståelsen af bioelektronikken på molekylært niveau til kabelbakteriers rolle i Jordens historie.

Fremtiden vil vise, om dette forunderlige resultat af den biologiske evolution også kan bruges i nye former for elektronik.

Artiklen i Nature:
“Filamentous bacteria transport electrons over centimetre distances” af Christian Pfeffer, Steffen Larsen, Jie Song, Mingdong Dong, Flemming Besenbacher, Rikke Louise Meyer, Kasper Urup Kjeldsen, Lars Schreiber, Yuri A. Gorby, Mohamed Y. El-Naggar, Kar Man Leung, Andreas Schramm, Nils Risgaard-Petersen & Lars Peter Nielsen. DOI:10.1038/nature11586. Link til artiklen i Nature

Links:
For flere billeder og download i originalt format se her

Se pressemeddelelse på engelsk her

Download pressemeddelelse på tysk (PDF)

Download pressemeddelelse på kinesisk (PDF)