Una proteina simile a un capello nascosta all'interno dei batteri serve come una sorta di interruttore on-off per la "rete elettrica" ​​della natura, " una rete globale di nanofili generati da batteri che permea tutto il suolo privo di ossigeno e i fondali oceanici profondi, I ricercatori di Yale riferiscono sulla rivista Natura . "La terra sotto i nostri piedi, l'intero globo, è cablato elettricamente, "ha detto Nikhil Malvankar, assistente professore di biofisica molecolare e biochimica presso il Microbial Sciences Institute presso il West Campus di Yale e autore senior dell'articolo. "Questi peli batterici precedentemente nascosti sono l'interruttore molecolare che controlla il rilascio di nanofili che compongono la rete elettrica della natura".

Quasi tutti gli esseri viventi respirano ossigeno per liberarsi degli elettroni in eccesso durante la conversione dei nutrienti in energia. Senza accesso all'ossigeno, però, i batteri del suolo che vivono in profondità sotto gli oceani o sepolti nel sottosuolo per miliardi di anni hanno sviluppato un modo per respirare "respirando minerali, "come fare snorkeling, attraverso minuscoli filamenti proteici chiamati nanofili.

Proprio come questi batteri del suolo usano i nanofili per espirare elettricità, però, è rimasto un mistero. Dal 2005, gli scienziati avevano pensato che i nanofili siano costituiti da una proteina chiamata "pili" ("capelli" in latino) che molti batteri mostrano sulla loro superficie. Però, nelle ricerche pubblicate nel 2019 e 2020, un team guidato da Malvankar ha mostrato che i nanofili sono fatti di proteine ​​completamente diverse. "Questa è stata una sorpresa per tutti in campo, mettendo in discussione migliaia di pubblicazioni sui pili, " ha detto Malvankar.

Per il nuovo studio, gli studenti laureati Yangqi Gu e Vishok Srikanth hanno usato la microscopia crioelettronica per rivelare che questa struttura pili è composta da due proteine ​​e invece di fungere da nanofili stessi, pili rimangono nascosti all'interno dei batteri e agiscono come pistoni, spingendo i nanofili nell'ambiente. In precedenza nessuno aveva sospettato una struttura del genere.

Comprendere come i batteri creano nanofili consentirà agli scienziati di adattare i batteri per svolgere una serie di funzioni, dalla lotta alle infezioni patogene o ai rifiuti a rischio biologico alla creazione di circuiti elettrici viventi, dicono gli autori. Aiuterà anche gli scienziati che cercano di utilizzare i batteri per generare elettricità, creare biocarburanti, e persino sviluppare l'elettronica autoriparante.

Altri autori sono Aldo Salazar-Morales, Ruchi Jain, Patrick O'Brien, Sofia Yi, Fadel A. Samatey, e Sibel Ebru Yalcin, tutto da Yale, così come Rajesh Soni della Columbia University.