對於無嘴，無肺細菌而言，呼吸比人類要復雜一些。我們吸氣並呼氣二氧化碳;地球分子- 一種普遍存在的細菌的地下水屬屬 - 吞嚥有機廢物和“呼氣”電子，產生微小的電流在此過程中。
這些廢物電子總是需要去某個地方（通常會變成豐富的地下礦物鐵氧化物）和地球分子擁有一個非常規工具來確保它們到達那裡。
“地球分子通過本質上是一個巨大的浮潛的呼吸，它們的大小數百倍。
那個“浮潛”稱為納米線。儘管這些微小的導電絲比人頭髮的寬度小100,000倍，但它們能夠將電子的長到數百到數千倍的長度。地球分子微生物的身體。多虧了這種改編，地球分子是地球上最令人印象深刻的呼吸器。 （“你不能在你面前呼氣1,000英尺（300米），對嗎？”
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在任何給定的時間，數十億個細菌都在海底下方充滿電。現在，在8月17日發表的一項新研究中自然化學生物學Malvankar和他的同事們已經弄清楚瞭如何將該能量結合到有效的微生物電網中。
使用高級顯微鏡技術，研究人員發現了允許的“秘密分子”地球分子呼吸以前看不見的很長的距離細菌。團隊還發現，通過刺激地球分子借助電場，微生物的電力效率比在自然環境中高1000倍。
了解這些先天的電氣適應可能是轉變的關鍵步驟地球分子研究人員說，生存，呼吸電池的殖民地。
Malvankar說：“我們認為，這種[發現]可以用來從您腳下的細菌中產生電子產品。”
最令人震驚的微生物
在家裡深處的地下，氧氣含氧的土壤中，地球分子研究作者說，在很少有其他微生物可以生存的環境中可以生存。納米線，可以使它們在沒有的情況下呼吸氧，對於保持至關重要地球分子在地面上活著的微生物，那裡的電子受體（如氧化鐵）很少超過幾百萬米。然而，地球分子在實驗室中種植的殖民地並不總是有靠近豐富礦物質的奢侈品。
在先前的研究，Malvankar及其同事發現實驗室成長地理桿菌硫劑當暴露於小電極或導電的磁盤時，微生物顯示了另一個巧妙的生存技巧。被電場刺激，微生物組裝成密集生物膜- 相互關聯的數百個單獨的微生物，將電子通過一個共享網絡移動。
馬爾萬卡說：“他們像高層公寓一樣堆積起來，數百個故事高。” “而且它們都可以共享相同的電網，不斷傾倒電子。”
正如他所說的那樣，令人煩惱的Malvankar和他的同事是如何在“高層高層100樓”上的微生物，能夠一直向下向下射擊電子，然後通過納米線的納米線，然後通過納米線射出 - 有效地在原始的Microbe的體長上散發了數千倍的電子。馬爾萬卡說，這種距離在微生物呼吸中是“以前看不見的”，並強調了多麼獨特地球分子是關於倖存的惡劣環境的。
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為了發現納米線的秘密，新研究的作者分析了實驗室成長的文化地球分子使用兩種尖端的顯微鏡技術。第一個稱為高分辨率原子力顯微鏡，通過使用極其敏感的機械探針接觸其表面，收集了有關納米線結構的詳細信息。
耶魯大學微生物科學學院的研究科學家Sibel Ebru Yalcin說：“這就像讀盲文一樣，但顛簸是十億米的。”
通過第二種技術，稱為紅外納米光譜，研究人員根據散射傳入的方式鑑定了納米線中的特定分子紅外線的光。通過這兩種方法，研究人員看到了組成蛋白質中每種氨基酸的“獨特指紋”地球分子的Yalcin說，簽名納米線。
團隊發現，當受到電場的刺激時地球分子生產以前未知的納米線蛋白質稱為Omcz。該蛋白質由稱為Hemes的微型金屬構建塊製成，產生的納米線效率比典型的納米線高1,000倍地球分子在土壤中創建，使微生物可以在前所未有的距離上發送電子。
馬爾萬卡說：“眾所周知，細菌可以發電，但沒有人知道分子結構。” “最後，我們發現了那個分子。”
生活，呼吸電池
研究人員一直在使用地球分子為小型電子設備供電十多年的殖民地。這些所謂的微生物燃料電池中有很大的好處是它們的壽命。細菌幾乎可以無限期地修復和繁殖，從而產生少量但恆定的電荷；一個美國海軍實驗，研究人員於2008年進行了地球分子燃料電池為華盛頓特區的波托馬克河（Potomac River）供電的小型氣象浮標供電超過九個月，沒有顯示出任何弱勢跡象。但是，這些燃料電池提供的電荷非常小（海軍浮標（海軍浮標）在約36毫米或千分之一瓦的功率上運行），嚴重限制了它們可以供電的電子類型。
通過這項新的研究，科學家現在知道如何操縱微生物納米線，以使其更強大，更有導電性。 Malvankar說，這些信息可能會使生物電子產品的生產更便宜，更容易。
我們還有很長的路要走，用少數地球分子，他補充說，但是我們腳下的微觀電網的力量更容易掌握。
最初發表在現場科學上。
