Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Elektriske bakterier frem i rampelyset

Forskere fra Aarhus opdagede for få år siden en besynderlig elektrisk livsform i havbunden og det bliver nu stadig tydeligere og tydeligere, at bakteriernes verden i stort omfang er elektrificeret. Nu sætter førende forskere fra hele verden fokus på denne livsform ved den første konference for elektromikrobiologi, der afholdes i Aarhus d. 21 og 22. marts 2019.

18.03.2019 | Peter Bondo

Elektriske kabelbakterier blev opdaget i Aarhus Bugt af forskere fra Aarhus Universitet og de har nu beskrevet fem arter. Tre i Aarhus Bugt og to i Giber å. Den første art fik selvfølgelig navnet: Electrothrix aarhusiensis. Her er det et tværsnit af en kabelbakterie med de karakteristiske ribber, som indeholder elektriske ledninger. Foto: Chr. Bortolini & K. Thomsen.

Elektriske kabelbakterier blev opdaget i Aarhus Bugt af forskere fra Aarhus Universitet og de har nu beskrevet fem arter. Tre i Aarhus Bugt og to i Giber å. Den første art fik selvfølgelig navnet: Electrothrix aarhusiensis. Her er det et tværsnit af en kabelbakterie med de karakteristiske ribber, som indeholder elektriske ledninger. Foto: Chr. Bortolini & K. Thomsen.

Farvning af forskellige dele af arvematerialet (DNA og RNA) viser store forskelle mellem cellerne i en kabelbakterie og en tiltrækning af helt andre bakterier, som måske har elektrisk samarbejde med kabelbakterierne. Foto: Britta Poulsen.

Farvning af forskellige dele af arvematerialet (DNA og RNA) viser store forskelle mellem cellerne i en kabelbakterie og en tiltrækning af helt andre bakterier, som måske har elektrisk samarbejde med kabelbakterierne. Foto: Britta Poulsen.

Kabelbakterier fungerer som flere centimeter lange, elektriske kabler i havbunden. Foto: Steffen Larsen

Kabelbakterier fungerer som flere centimeter lange, elektriske kabler i havbunden. Foto: Steffen Larsen

"Man bliver helt svimmel af at tænke på, hvad vi har med at gøre".

Ordene kommer fra professor Lars Peter Nielsen, leder af Center for Elektromikrobiologi, Aarhus Universitet.

Lars Peter Nielsen opdagede for kun 10 år siden, at elektriske strømme kunne forklare nogle ellers fornuftsstridige processer målt i mudder fra Aarhus Havn. Det ledte til den sensationelle opdagelse af kabelbakterien. En flere centimeter lang bakterie med indre elektriske ledninger.

Det viser sig, at mange andre besynderlige og vigtige fænomener i mikrobiologien kan forklares med elektriske forbindelser. Under temaet ”fra elektroner til økosystemer” har Center for Elektromikrobiologi og Danmarks Grundforskningsfond derfor inviteret 100 forskere fra hele verden til Aarhus til den første internationale konference for elektromikrobiologi.

Ny bakteriel verdensorden

Opdagelsen af, at bakterier kan producere og sende en elektrisk strøm ud til andre organismer og stoffer, betyder at vi skal opfatte mikrobielle samfund på en helt ny måde.

”Tidligere troede vi, at bakterier var begrænsede til at udveksle stof med omgivelserne og eventuelt bruge sollys. Men når bakterier er i stand til at levere eller leve af en elektrisk strøm, kan de benytte sig af mange flere forskellige og mere effektive processer. Ikke mindst i samarbejde med andre organismer. Vi kan sammenligne det med, hvordan el- og telefonnet gav vores samfund et væld af nye muligheder for at bruge energi og kommunikere,” fortæller Lars Peter Nielsen.

Et af de hotte emner på konferencen bliver spørgsmålet om hvordan biologiske strukturer overhovedet er i stand til at lede en elektrisk strøm med den styrke, man har målt. Mange mener, at bakterierne laver effektive elektriske ledninger af ren protein og der er et stort potentiale for at anvende den type organiske ledere i elektronik. Proteinledninger vil kunne produceres med grøn teknologi og har bl.a. stor interesse indenfor lægekunsten som bindeled til kroppen for elektronik, der både kan måle og hele.

Bakterier arbejder også trådløst. Kabelbakterierne skaber f.eks. elektriske felter, som påvirker transporten af næringsstoffer i nærheden. Felterne kan endda måles op til flere meter væk og formentlig afsløre, hvor kabelbakterier er i gang med at nedbryde grundvandsforureninger. Et andet emne på konferencen bliver, hvordan atmosfæriske, elektriske forstyrrelser påvirker mikrobielle processer i jord og hav.

Livets opståen

Evnen til at udveksle elektroner er måske slet ikke noget specielt eller avanceret i biologiens verden, og kan stamme helt tilbage fra livets opståen.

En forskningsgruppe, der deltager i konferencen, har opdaget elektrisk liv omkring varme, vulkanske kilder i dybhavet, og har på den baggrund fremlagt en teori om, at de første livsformer på kloden var baseret på elektrisk energi. De skulle så danne organisk stof ud fra kuldioxid ved direkte at bruge elektroner dannet ved geologiske processer. Det er en mere simpelt proces end brug af kemisk energi eller lysenergi, som man hidtil har tænkt som energikilden til livets opståen.

Langt ude?

Det er i det hele taget overvældende, hvor mange forskellige mikroorganismer, processer og miljøer, der ser ud til at have et element af elektronudveksling. Fra den dybe biosfære og forurenede floder til biofilm og biogasreaktorer og fra fotosyntetiserende og bakterier, der omsætter metal i naturen, til farlige bakterier i kroppen.

”Når man hører mange af teorierne, tænker man: ’Det er godt nok langt ude’. Men vi skal ikke være afvisende og med kabelbakterierne har vi i den grad selv oplevet, hvordan virkeligheden overgik vores vildeste fantasi. Vi er stadig kun ved begyndelsen indenfor elektromikrobiologien og intet er bedre, end at udsætte sine resultater og ideer for kritisk, videnskabelig diskussion ved en konference,” siger Lars Peter Nielsen.

Konferencen i Aarhus trækker forskere fra mikrobiolog, fysik, geologi, molekylærbiologi, ingeniørvidenskab og mange flere fag. Forsker med vidt forskellig baggrund, men som har det til fælles, at de alle er med til at åbne døren til en ny mikrobiel verden.

Læs mere på konferencehjemmesiden

Yderligere oplysninger:

Professor, Centerleder Lars Peter Nielsen, Center for Elektromikrobiologi, Aarhus Universitet; mail: lpn@bios.au.dk; tlf.: 6020 2654

Centeradministrator Maria Blach Nielsen, Center for Elektromikrobiologi, Aarhus Universitet; mail: mbn@bios.au.dk; tlf.: 51371192

Professor Andreas Schramm, Center for Elektromikrobiologi, Aarhus Universitet; mail: andreas.schramm@bios.au.dk; tlf.: 6020 2659

Offentligheden / Pressen