Immaginate di trovare un cavo elettrico vivo in un mucchio di fango. Ora immaginate che quel filo sia in realtà un batterio. Nella grigia melma della baia di Yaquina, in Oregon, un gruppo di ricercatori ha identificato un microorganismo che si comporta proprio come un conduttore elettrico. L’Electrothrix yaqonensis, questo il nome della nuova specie, non solo trasporta carica elettrica, ma lo fa attraverso distanze che sembravano impossibili nel mondo biologico. Potrebbe sembrare una curiosità da laboratorio, ma le implicazioni di questa scoperta vanno ben oltre.
Un cavo vivente nel fango
Candidatus Electrothrix yaqonensis appartiene a un gruppo di batteri davvero particolare. A differenza della maggior parte dei microbi, che svolgono tutte le loro funzioni all’interno di una singola cellula, questi batteri operano come lunghe catene di cellule, filamenti che si estendono fino a diversi centimetri attraverso il sedimento. Una dimensione enorme per gli standard microbici.
Ma questa è solo la punta dell’iceberg delle loro stranezze. Negli strati più profondi e privi di ossigeno del fango, alcune cellule “respirano” i solfuri, estraendone gli elettroni. In superficie, appena sotto l’acqua, altre cellule completano il processo passando quegli elettroni all’ossigeno. L’intero filamento funziona proprio come un cavo elettrico, collegando la chimica anaerobica delle profondità alle reazioni con l’ossigeno in superficie.
“Batteri cavo elettrico”, una scoperta elettrizzante
Il team di microbiologi guidato da Cheng Li e Clare Reimers dell’Oregon State University ha scoperto questa specie nel 2019, nascosta nei sedimenti della baia di Yaquina. I ricercatori hanno dedicato ben 14 mesi per isolare e coltivare in laboratorio questo bizzarro batterio cavo. E la fatica è stata ripagata.
Il team è riuscito a estrarre un genoma completo e a caratterizzare l’organismo, dalla forma cellulare al flusso di elettroni. Geneticamente, YB6 (il nome in codice da laboratorio) è unico, abbastanza distinto da meritare il proprio nome specifico, scelto in onore del popolo Yako’n, la tribù indigena le cui terre ancestrali includono la baia di Yaquina.
“Nominare un batterio ecologicamente importante in onore di una tribù riconosce il suo legame storico con la terra e riconosce i suoi continui contributi alla conoscenza ecologica e alla sostenibilità”, ha spiegato Cheng Li.
Un conduttore biologico unico
Al microscopio, i filamenti di questo batterio mostrano le caratteristiche creste esterne dei batteri cavo. Possiede fibre conduttive che trasportano elettricità, ma sono insolitamente larghe, fino a tre volte più ampie di quelle delle specie conosciute. E a differenza delle creste diritte dei suoi parenti, quelle di YB6 si avvolgono in una torsione elicoidale.
Quando i ricercatori hanno misurato le correnti elettriche collocando i filamenti di YB6 su elettrodi d’oro, i risultati sono stati sorprendenti: sotto una leggera tensione, i filamenti conducevano correnti a livello di microampere. Non abbastanza per alimentare il vostro telefono, ma un’enorme quantità di energia a livello microbico.
Potenziali applicazioni del cavo elettrico biologico
La scoperta di Ca. Electrothrix yaqonensis è, innanzitutto, una notevole curiosità biologica. Esemplifica come la vita abbia evoluto comportamenti complessi come la cooperazione cellulare a lunga distanza senza nervi, cervelli o arti. Suggerisce anche quanta diversità microbica ci stiamo ancora perdendo.
Ma c’è anche l’affascinante possibilità di utilizzare effettivamente questi batteri in processi bio-elettrochimici. In altre parole, i ricercatori si chiedono se potremmo sfruttare la loro naturale capacità conduttiva.
Immaginate di usare la biologia per coltivare cavi elettrici invece di fondere rame. O di impiegare batteri per auto-assemblare reti conduttive sotterranee. O ancora di utilizzarli come sensori naturali per la qualità dell’acqua e l’inquinamento. Queste sono solo alcune delle strade che gli scienziati stanno considerando.
Per ora, YB6 rimane un filo in un quadro più ampio dell’elettricità microbica che stiamo solo ora iniziando a comprendere. Il fango sotto i nostri piedi è più “cablato” di quanto pensassimo. Come ha dimostrato il team di ricerca, se volete scoprire gli elettricisti nascosti della natura, talvolta dovete solo sporcarvi le mani.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Applied and Environmental Microbiology.
