上周发布的一项研究表明，许多种类的细菌有时会生长出导电的微小蛋白质-铁细丝。研究人员表示，这些有“导线”的微生物“将为我们提供目前无法想象的微生物学洞见”，并可能使我们能够构建更有效的生物燃料电池，并理解细菌生命中的一个重要动态。
这些微生物具有从食物或其他环境中提取电子并将其转移到附近金属离子或氧分子的自然能力。在自然界中，这些微生物为何这样做尚不清楚，但它们的才能对工程师们来说很有吸引力，因为这种电子的流动会产生微弱的电流——一种微小的可再生能源来源。
太平洋西北国家实验室的 Yuri Gorby 表示，直到最近，科学家们还认为细菌需要直接接触金属离子或氧分子才能完成电子转移。最近，当 Gorby 和他的同事们测试希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）的代谢需求时，他们意外地发现这些细菌长出了长度达几十微米的纳米线——比细菌自身的单细胞体长几百倍。
Gorby 的团队在低氧环境下培养希瓦氏菌时发现了这些细丝。这种氧气的缺乏（电子转移过程中的关键电子受体）导致细菌体内电子过剩。为了摆脱这些电子，这些细菌必须接触其他电子受体：金属离子。“我们之前对细菌产生的这些导电成分、这些纳米线一无所知，”Gorby 说。正如 7 月 25 日《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上发表的那样，这种长出细丝的能力并不局限于希瓦氏菌；通过操纵它们的化学环境，研究人员还让另外两种截然不同的细菌长出了细丝。
Gorby 强调了这些纳米线的潜在人类用途，尽管可能需要很多年才能在人类尺度上看到回报。生物燃料电池——利用微生物产生的电能的两个电极——作为替代能源的潜在来源已被研究了几十年。每个燃料电池不到一平方厘米，仅产生百万分之一瓦的功率，但燃料电池研究人员表示，当大规模使用时，这些电池在污水处理厂可能特别有用，在那里细菌可以消耗水中的废物并产生电能为工厂供电。目前的燃料电池效率仅约为 1%。Gorby 说，通过研究新发现的纳米线的运作方式，他们可能会弄清楚如何让细菌长出更多的纳米线，从而使燃料电池更具导电性，从而更有效。“我们无法取代化石燃料的使用，”他说，但细菌燃料电池可以“为整体替代能源组合做出贡献。”
除了直接应用之外，这些纳米线还有助于生物学家更好地理解细菌的生存和进化方式。Gorby 假设这些细丝是微生物群落中能量和电子运动的“基本方面”。他说，当能量在生态系统中高效分配时，每个人都受益：“我们世界面临的问题之一是能源和财富的不平等。所以我认为不同细菌群落之间的这种合作有助于可持续性。而且，考虑到它们存在了大约 35 亿年，我认为这是一个相当有效的策略。”
