(PhysOrg.com) - Algumas bactérias desenvolvem cabelos elétricos que as permitem se conectar em grandes circuitos biológicos, de acordo com um biofísico da Universidade do Sul da Califórnia e seus colaboradores.

A descoberta sugere que as colônias microbianas podem sobreviver, comunicar e compartilhar energia em parte por meio de fios de cabelo condutores de eletricidade, conhecidos como nanofios bacterianos.

"Esta é a primeira medição do transporte de elétrons ao longo de nanofios biológicos produzidos por bactérias, "disse Mohamed El-Naggar, professor assistente de física e astronomia na USC College of Letters, Artes e Ciências.

El-Naggar foi o principal autor de um estudo publicado online na próxima semana em Proceedings of the National Academy of Sciences.

Saber como as comunidades microbianas prosperam é o primeiro passo para encontrar maneiras de destruir colônias prejudiciais, como biofilmes nos dentes. Os biofilmes têm se mostrado altamente resistentes aos antibióticos.

O mesmo conhecimento pode ajudar a promover colônias úteis, como aquelas em células de combustível bacterianas em desenvolvimento na USC e outras instituições.

"O fluxo de elétrons em várias direções está intimamente ligado ao estado metabólico de diferentes partes do biofilme, "El-Naggar disse." Nanofios bacterianos podem fornecer os links necessários ... para a sobrevivência de um circuito microbiano. "

Um nanofio bacteriano parece um cabelo comprido saindo do corpo de um micróbio. Como cabelo humano, consiste principalmente em proteínas.

Para testar a condutividade dos nanofios, os pesquisadores cultivaram culturas de Shewanella oneidensis MR-1, um micróbio previamente descoberto pelo co-autor Kenneth Nealson, Wrigley Professor of Geobiology na USC College.

Shewanella tende a fazer nanofios em tempos de escassez. Ao manipular as condições de cultivo, os pesquisadores produziram bactérias com muitos nanofios.

As bactérias então foram depositadas em uma superfície pontilhada com eletrodos microscópicos. Quando um nanofio caiu sobre dois eletrodos, fechou o circuito, permitindo um fluxo de corrente mensurável. A condutividade era semelhante à de um semicondutor - modesta, mas significativa.

Quando os pesquisadores cortaram o nanofio, o fluxo de corrente parou.

Estudos anteriores mostraram que os elétrons podem se mover através de um nanofio, o que não provou que os nanofios conduziam elétrons ao longo de seu comprimento.

O grupo de El-Naggar é o primeiro a realizar essa experiência tecnicamente difícil, mas mais reveladora.

A eletricidade transportada por nanofios pode ser uma tábua de salvação. As bactérias respiram perdendo elétrons para um aceptor - para Shewanella, um metal como o ferro. (A respiração é um caso especial:os humanos respiram dando elétrons ao oxigênio, um dos aceitadores de elétrons mais poderosos.)

Nealson disse de Shewanella:"Se você não der a ele um aceptor de elétrons, Ele morre. Morre muito rapidamente. "

Em alguns casos, um nanofio pode ser o único meio de um micróbio descarregar elétrons.

Quando um aceptor de elétrons é escasso nas proximidades, os nanofios podem ajudar as bactérias a se apoiarem umas às outras e estender seu alcance coletivo a fontes distantes.

Os pesquisadores notaram que Shewanella se liga a aceitadores de elétrons, bem como uns aos outros, formando uma colônia em que cada membro deve ser capaz de respirar através de uma cadeia de nanofios.

"Esta seria basicamente uma resposta da comunidade à transferência de elétrons, "El-Naggar explicou." Seria uma forma de respiração cooperativa.

El-Naggar e sua equipe estão entre os pioneiros em uma jovem disciplina. O termo "nanofio bacteriano" foi cunhado em 2006. Menos de 10 estudos sobre o assunto foram publicados, de acordo com o co-autor Yuri Gorby do Instituto J. Craig Venter em San Diego, descobridor de nanofios em Shewanella.

Gorby e outros se interessaram por nanofios quando notaram que a redução de metais parecia estar ocorrendo ao redor dos filamentos. Uma vez que a redução requer a transferência de elétrons para um metal, os pesquisadores suspeitaram que os filamentos estivessem carregando uma corrente.

Os nanofios também foram propostos como vias condutoras em vários micróbios diversos.

"A hipótese atual é que os nanofios bacterianos estão de fato difundidos no mundo microbiano, "El-Naggar disse.

Alguns sugeriram que os nanofios podem ajudar as bactérias a se comunicarem, bem como a respirar.

As colônias bacterianas são conhecidas por compartilhar informações por meio da difusão lenta de moléculas de sinalização. Nealson argumentou que o transporte de elétrons em nanofios seria mais rápido e preferível para bactérias.

"Você quer o telégrafo, você não quer sinais de fumaça, " ele disse.

A estratégia comunitária de sobrevivência das bactérias pode conter lições para formas de vida superiores.

Em um artigo de opinião publicado na Wired em 2009, Gorby escreveu:"Compreender as estratégias para distribuição e comunicação eficientes de energia nos organismos mais antigos do planeta pode servir como analogias úteis de sustentabilidade dentro de nossa própria espécie."