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| Dos proteínas dentro de las bacterias enterradas, carentes de oxígeno, bombean nanocables, que esencialmente "exhalan" electrones. Los científicos pretenden utilizar esta red eléctrica natural para generar electricidad, nuevos biocombustibles e incluso componentes electrónicos autorreparables. Crédito: Nikhil Malvankar/Universidad de Yale |
Una proteína parecida a un pelo, oculta en el interior de las bacterias, sirve como una especie de interruptor de encendido y apagado de la "red eléctrica" de la naturaleza, una red global de nanocables generados por bacterias que impregna todo el suelo sin oxígeno y los fondos marinos, informan investigadores de Yale en la revista Nature. "El suelo bajo nuestros pies, todo el planeta, está conectado eléctricamente", afirma Nikhil Malvankar, profesor adjunto de biofísica molecular y bioquímica en el Instituto de Ciencias Microbianas del Campus Oeste de Yale y autor principal del artículo. "Estos pelos bacterianos, hasta ahora ocultos, son el interruptor molecular que controla la liberación de los nanocables que componen la red eléctrica de la naturaleza".
Casi todos los seres vivos respiran oxígeno para deshacerse del exceso de electrones al convertir los nutrientes en energía. Sin embargo, sin acceso al oxígeno, las bacterias del suelo que viven en las profundidades de los océanos o enterradas bajo tierra durante miles de millones de años han desarrollado una forma de respirar "respirando minerales", como si bucearan, a través de diminutos filamentos de proteínas llamados nanohilos.
Sin embargo, la forma en que estas bacterias del suelo utilizan los nanocables para exhalar electricidad sigue siendo un misterio. Desde 2005, los científicos habían pensado que los nanocables están formados por una proteína llamada "pili" ("pelo" en latín) que muchas bacterias muestran en su superficie. Sin embargo, en una investigación publicada en 2019 y 2020, un equipo dirigido por Malvankar demostró que los nanocables están hechos de proteínas totalmente diferentes. "Esto fue una sorpresa para todos en el campo, poniendo en duda miles de publicaciones sobre pili", dijo Malvankar.
Para el nuevo estudio, los estudiantes de posgrado Yangqi Gu y Vishok Srikanth utilizaron la criomicroscopía electrónica para revelar que esta estructura de los pili está formada por dos proteínas. Y en lugar de servir como nanocables en sí mismos, los pili permanecen ocultos en el interior de la bacteria y actúan como pistones, empujando los nanocables hacia el entorno. Hasta ahora nadie había sospechado de esta estructura.
Entender cómo las bacterias crean nanocables permitirá a los científicos adaptarlas para que realicen una serie de funciones, desde combatir infecciones patógenas o residuos de riesgo biológico hasta crear circuitos eléctricos vivos, dicen los autores. También ayudará a los científicos que quieran utilizar las bacterias para generar electricidad, crear biocombustibles e incluso desarrollar una electrónica autorreparable.
Fuentes, créditos y referencias:
Structure of Geobacter pili reveals secretory rather than nanowire behaviour, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03857-w