Elektriske kabelbakterier ånder med ilt på en hidtil uset effektiv måde
For snart 10 år siden beskrev forskere fra Aarhus Universitet for første gang nogensinde de flere centimeter lange kabelbakterier, der lever ved at sende en elektrisk strøm fra den ene ende til den anden ende af bakterien. Nu dokumenterer forskerne, at ganske få celler i bakterien kører med et ekstremt højt iltforbrug, mens resten af cellerne omsætter føde og vokser uden ilt. En helt enestående livsstil.

Vi mennesker skal have ilt og føde for at leve. Og ilten skal transporters ud til hver enkelt celle i kroppen, for at vores maskineri fungerer.
Forestil dig at der kun er ilt ved toppen af bjergene, mens føden befinder sig i dalene.
Sådan ser verdenen faktisk ud for kabelbakterier, der lever i bunden af have og søer. Der er der kun en tynd film med ilt allerøverst, mens føden findes flere centimeter længere nede i bunden.
Biologiske elektriske ledninger
”Hvor andre organismer prøver at løse problemet ved at flytte ilt og føde op og ned, har kabelbakterierne udviklet elektriske kabler. Når bakterierne omsætter af føde nede i bunden, danner de elektroner, som de sender gennem de biologiske, elektriske ledninger op til overfladen, hvor elektronerne reducerer ilt fra det overliggende vand, ” forklarer professor Lars Peter Nielsen, der er centerleder for Center for Elektromikrobiologi og som var den, der opdagede de elektriske strømme.
Kabelbakterier består af mange celler, der ligger en efter en i én lang række. Den kan blive flere centimeter lang og cellerne holdes samen af en fælles ydre kappe, hvor også de elektriske kabler ligger.
I laboratoriet placerede forskerne nogle kabelbakterier i et lille fladt, gennemsigtigt kammer. Bakterierne havde adgang til iltfrit mudder fuldt af føde i midten af kammeret, mens der strømmede ilt ind fra kanterne. Lige der, hvor det indtrængende ilt slap op, dannede små, encellede bakterier en meget tydelig front. Præcist i dette lag kæmpede bakterierne for samtidigt at fange føde og ilt fra hver side af fronten.
”I mikroskopet kunne jeg se, hvordan de enkelte kabelbakterier i stedet placerede sig på tværs af denne front, og hvordan kabelbakterierne stak den ene ende op i zonen med ilt, ” forklarer Stefano Scilipoti, der er ph.d.-studerende ved Center for Elektromikrobiologi, Aarhus Universitet og som har stået i spidsen for de nye opdagelser.
Kun 10% af cellerne ”trækker vejret”
Stefano Scilipoti så, hvordan én kabelbakterie kunne bøje hele fronten. Den brugte så meget ilt, at de små, encellede bakterier måtte flytte sig tættere på yderkanten af kammeret for stadig at få ilt til deres respiration. Kabelbakterien flyttede ganske enkelt grænselaget mellem ilt og det iltfrie miljø og netop det gjorde forskerne i stand til at beregne, hvor meget ilt den enkelte kabelbakterier optog med de celler, den stak ud i det iltholdige lag.
”Mindre end 10% af cellerne i den enkelte kabelbakterie optog ilt, men det skete til gengæld med hastigheder, der svarer til de højst målte i den biologiske verden,” fortæller Stefano Scilipoti.
”Det kan kun lade sig gøre, fordi bakterierne danner en elektrisk strøm mellem cellerne. De celler, der optager ilt, kan koncentrere sig om det, fordi resten af cellerne sørger for at optage og omsætte føden og producere nye celler,” siger Lars Peter Nielsen.
På jagt efter aktører i maskinrummet
Kabelbakterierne har udviklet sig fra en form, der levede i områder helt uden ilt. Anaerobe bakterier, kalder man dem. For dem er ilt giftigt. Men med den elektriske forbindelse til ilt kan kabelbakterierne udnytte fordelene ved at ånde med ilt uden at udsætte ret mange celler for stresspåvirkninger fra ilt.
På Center for Elektromikrobiologi ved Aarhus Universitet fortsætter jagten for at finde og forstå de helt særlige molekylære mekanismer i de enkelte celler, der er nødvendige for at kunne leve et elektrisk liv – en helt enestående livsform.
Kontakter
Professor Lars Peter Nielsen,
Institut for Biologi;
Aarhus Universitet;
mail: lpn@bio.au.dk;
tlf.: 6020 2654.
Ph.d.-studerende Stefano Scilipoti,
Institut for Biologi;
Aarhus Universitet;
mail: ss@bio.au.dk;
tlf: 9148 9338
Billeder

Links
Information om Aarhus Universitet Natural Sciences
Følg pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Natural Sciences
Skriv dig op her, og modtag pressemeddelelser på e-mail. Indtast din e-mail, klik på abonner, og følg instruktionerne i den udsendte e-mail.
Flere pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Natural Sciences
Forskere vil udvikle selvgødende afgrøder3.2.2023 12:00:58 CET | Pressemeddelelse
Forskere fra Institut for Molekylærbiologi og Genetik ved Aarhus Universitet deltager i et internationalt forskningsnetværk, ENSA, der fokuserer på at forbedre planters næringsoptagelse for at reducere behovet for gødning. Netværket har netop modtaget en samlet bevilling på USD 35 mio. (237 mio. kr.) fra Bill & Melinda Gates Agricultural Innovations program, hvoraf godt USD 4 mio. (27 mio. kr.) går til Aarhus Universitet.
Jubilæum: 215 års datalogisk dedikation blev frejret fredag den 6. januar 202310.1.2023 12:45:37 CET | Pressemeddelelse
I 1968 blev de første kurser i datalogi afholdt på Aarhus Universitet. Alligevel kunne instituttet i fredags fejre 215-års jubilæum. Dette var nemlig en fejring af ikke mindre end seks dedikerede ansatte, hvor flere har været med helt fra datalogiens start på Aarhus Universitet.
Smeltende gletsjere vil afgive enorme mængder af mikroorganismer til vandmiljøet1.12.2022 10:55:49 CET | Pressemeddelelse
Over hundredetusind tons mikroorganismer kan hvert år blive frigivet fra smeltende gletsjere til verdens økosystemer på grund af klimaforandringerne. Det er konklusionen i ny forskning fra en forskergruppe ledet fra Aarhus Universitet.
Hvad kan vi lære af strudsens klimaudfordringer?24.11.2022 06:00:00 CET | Pressemeddelelse
Strudsen er en oplagt model for, hvordan store dyr bliver påvirket af fremtidens store udsving i temperaturer. Det mener postdoc Mads Fristrup Schou, som med et ERC Starting Grant på 1,5 mio. € næste år danner en ny forskergruppe på Institut for Biologi på Aarhus Universitet.
Strukturen af en utro følgesvend31.10.2022 09:06:11 CET | Pressemeddelelse
Danske forskere har bestemt den tredimensionelle struktur af enzymet kaldet PAPP-A. Resultaterne åbner mulighed for at forstå den grundlæggende biologi, der regulerer højdevækst af hvirveldyr – og i den sidste ende også mennesker. De samme mekanismer er også involveret i mange aldersrelaterede sygdomme, og derfor er forskningen et vigtigt skridt i retning af udviklingen af nye lægemidler.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum