p Microbiologistas liderados por Derek Lovley na Universidade de Massachusetts Amherst, que é internacionalmente conhecido por ter descoberto microfilamentos condutores de eletricidade ou "nanofios" na bactéria Geobacter, anunciar em um novo jornal este mês que descobriram estruturas inesperadas em muitas outras espécies, ampliando consideravelmente o campo de pesquisa em filamentos condutores de eletricidade. Os detalhes aparecem online no Jornal da Sociedade Internacional de Ecologia Microbiana . p Lovley, que publicou seu primeiro artigo descrevendo Geobacter há 30 anos, explica, "Geobacter desenvolveram esses filamentos especiais com uma subunidade básica muito curta chamada pilin que se juntam para formar longas cadeias que se assemelham a uma corda torcida. A maioria das bactérias tem uma subunidade básica que é duas a três vezes mais longa. Tendo pili ou e-pili eletricamente condutores é um evento evolucionário recente no Geobacter, portanto, a hipótese de trabalho era que essa habilidade só seria encontrada em seus parentes próximos. "

p Ele adiciona, "Foi uma surpresa para nós, e acho que muitas pessoas ficarão surpresas ao aprender, que o conceito de que os micróbios precisam da subunidade curta de pilin para produzir e-pili está errado. Descobrimos que alguns pilins muito maiores também podem produzir e-pili e que a capacidade de expressar e-pili surgiu de forma independente várias vezes na evolução de diversos grupos microbianos. "Ele e os co-autores acrescentam que" e-pili pode ter um papel importante no ciclo biogeoquímico de carbono e metais e tem aplicações potenciais como materiais eletrônicos 'verdes'. "

p Lovley diz, "Este é um grande desenvolvimento, porque agora o campo vai se alargar. Microbiologistas agora sabem que podem trabalhar com outros micróbios para investigar filamentos eletricamente condutores. Encontramos uma ampla gama de micróbios que possuem isso. Uma coisa interessante que já podemos relatar é que algumas das novas bactérias que identificamos têm filamentos de até 10 nanômetros de diâmetro. Os filamentos do Geobacter são muito finos, apenas três nanômetros de diâmetro. Para construir dispositivos eletrônicos como sensores de nanofios, é muito mais fácil manipular fios mais grossos. Também será mais simples elucidar as características estruturais que conferem condutividade com os fios mais grossos, pois é mais fácil resolver sua estrutura. "

p Ele espera que a descoberta de nanofios de proteína condutores elétricos adicionais contribua para um tão necessário "verde, "revolução sustentável na fabricação de eletrônicos." Nosso sistema atual de usar energia considerável e recursos raros para produzir eletrônicos, em seguida, jogá-los fora em depósitos de lixo tóxico no exterior, não é sustentável, "Lovley diz. A produção de materiais biológicos eletrônicos com micróbios pode ser alcançada sem produtos químicos agressivos e requer menos entradas de energia, ele aponta. "E os micróbios comem barato. No caso do Geobacter, nós basicamente os alimentamos com vinagre. "

p Lovley e colegas relatam que "cepas de G. sulfurreducens que produzem altas densidades de corrente, que só são possíveis com e-pili, foram obtidos com genes pilin de Flexistipes sinusarabici, Calditerrivibrio nitroreducens e Desulfurivibrio alkaliphilus. A condutância de pili dessas cepas era comparável à de G. sulfurreducens e-pili nativa. "

p Nos últimos anos, os microbiologistas e físicos UMass Amherst que trabalham com espécies de Geobacter desenvolveram uma hipótese de como seus e-pili são capazes de conduzir corrente elétrica com base na presença de aminoácidos aromáticos nas subunidades de pilin. Eles usaram essa característica - uma alta densidade de aminoácidos aromáticos e uma falta de lacunas substanciais livres de aromáticos ao longo das cadeias de pilin - para selecionar genes de pili candidatos de outros microrganismos, incluindo muitos microorganismos difíceis de cultivar.

p Usando esta técnica "revela novas fontes para materiais eletrônicos de base biológica e sugere que uma ampla diversidade filogenética de microrganismos pode usar e-pili para troca de elétrons extracelular, "eles relatam. Para testar e validar seus resultados de triagem biológica, eles tiraram genes pilin nativos do Geobacter e os substituíram por genes Calditerrivibrio, por exemplo, em seguida, colocou esse organismo geneticamente modificado em uma célula de combustível microbiana para ver se ele produziria corrente elétrica. Em vários casos, eles fizeram, Lovley diz.

p Lovley descobriu o Geobacter quando foi contratado pelo U.S. Geological Survey para conduzir seu primeiro projeto de microbiologia da qualidade da água no rio Potomac, em particular, para entender quais micróbios estavam influenciando a proliferação de algas alimentadas por fosfatos nos sedimentos dos rios. Ele lembra, "A maioria dos cientistas, incluindo microbiologistas, Achava que uma reação química era responsável pelas transformações do ferro na lama que liberava fosfatos associados como poluição na água. Contudo, quando analisamos isso mais a fundo, estava claro que microorganismos estavam envolvidos e isso nos levou à descoberta do Geobacter. "

p Ao longo dos anos, outras características únicas do Geobacter resultaram em muitas "inovações em microbiologia" nos campos da biogeoquímica, biorremediação e energias renováveis. Lovley diz, "Agora a Geobacter nos atraiu para a eletrônica. Estou animado para descobrir se esses novos nanofios de proteína eletricamente condutores de outras bactérias podem funcionar ainda melhor do que os fios da Geobacter para aplicações como sensores biomédicos. O método de triagem simples descrito em nosso artigo é identificar genes para fios condutores em diversos microrganismos que podem depender da sinalização elétrica para funções únicas de importância biomédica e ambiental. "