Levende elektriske ledninger
© Chr. Bortolini & K. Thomsen
Biologiprofessor Lars Peter Nielsen og hans hold fandt for nogle år siden den elektriske kabelbakterie i mudderet i Aarhus Havn. En nylig afholdt konference på Aarhus Universitet viser, at mikroorganismer generelt forbinder sig elektrisk til miljøet og kan gøre stor gavn som levende elektriske ledere.
”Kabelbakterien er privilegeret. Den har indre elektriske ledninger, som fungerer som en snorkel, så den får forbindelse til ilt og kan ånde, som om den havde ilt dernede i mudderet, hvor den så samtidig kan spise sig mæt”, fortæller biologiprofessor og centerleder Lars Peter Nielsen, Center for Elektromikrobiologi på Institut for Bioscience ved Aarhus Universitet.
Spørgsmålet er hvordan elektroner opfører sig i levende ledninger
Det er ikke bare kabelbakterierne, som kan forbinde sig til omverdenen med elektriske forbindelser. Det blev meget tydeligt på den første internationale konference for elektromikrobiologi, som blev afholdt på Aarhus Universitet i slutningen af marts 2019, hvor 100 forskere fra hele verden mødtes.
”Konferencen har tydeliggjort, at det ikke bare handler om nogle små eksotiske fænomener, men at det faktisk er generelt i naturen, at mikroorganismer forbinder sig elektrisk til miljøet. Den viden gør, at vi får meget lettere ved at forstå mange processer i naturen”, siger Lars Peter Nielsen.
Han fortæller, at der fx fremkom meget overraskende resultater om, hvordan elektroner på det helt basale plan kan flytte sig i biologisk materiale. Resultater, som forskerne på Center for Elektromikrobiologi nu skal indarbejde i deres forskning.
”For det helt store spørgsmål er, hvad de levende ledninger er lavet af og på det atomare plan, hvordan elektronerne flytter sig i dem”, sige Lars Peter Nielsen.
Og lige præcis den proces kan få stor betydning for lægevidenskaben, hvor der er interessante perspektiver i ledninger, som kan forbinde levende væv med elektronik.
”Vi har jo brug for at kunne måle mange ting på kroppen og også påvirke kroppen ved hjælp af elektriske signaler. Det kan fx være sensorer, der hele tiden kan måle forskellige forhold i kroppen, og i de sammenhænge er et biologisk materiale interessant”, siger Lars Peter Nielsen og forklarer, at vi pludselig kan stå med noget, som naturen selv har lavet, som kan forbindes til moderne elektronik.
”Vi har en forhåbning om, at når vi finder ud af, hvad ledninger i bakterier og mikroorganismer er lavet af, og hvordan de fungerer, kan det gøre det muligt at få organismer til at producere materiale i større mængder, der kan isoleres fra organismerne og tilpasses forskellige formål”, siger han.
Elektriske bakterier kan måle grundvandsforurening
Kabelbakterierne hjælper os med at forstå, hvordan iltomsætningens nedbrydning af organisk stof foregår. Det er et vigtigt element til at forstå iltsvind, og hvad der sker, når vi forurener hav og søer med næringsstoffer.
”Det gør vores evne til at forudsige effekterne af fx iltsvind og forurening meget bedre, og det bidrager til at forskere kan forudsige og modellere, hvad der sker, og hvad årsagen er”, siger Lars Peter Nielsen om bakterien, som stor set lever alle steder, hvor der er mudder og ilten er sluppet op.
Derfor vil den også kunne bruges til at skabe overblik over grundvandsforureninger, fordi kabelbakterierne skaber et elektrisk felt omkring sig, når de er aktive.
”Man kan måle det elektriske felt, endda meget langt væk. Så hvis der fx sker en opblomstring af kabelbakterier ved en grundvandsforurening, vil det give et signal, man kan måle oppe på jordoverfladen flere meter væk. Dermed kan man få et overblik over udbredelsen af forureningen, uden at skulle bore huller ned til grundvandet hele tiden”, siger Lars Peter Nielsen.
Det vildeste for en videnskabsmand
Biologiprofessoren var optaget af nogle helt andre bakterie, da han for cirka 10 år siden fandt kabelbakterierne.
”Vi undersøgte nogle bakterier, som omsatte svovlbrinte, og pludselig viste de kemiske målinger, at svovlbrinten blev brændt af nede i mudderet, hvor der slet ikke var ilt”, fortæller Lars Peter Nielsen, som derfor fik den tanke, at hvis man forestillede sig, at der var elektriske ledninger til stede, kunne man også forklare de meget mærkelige observationer. Og det viste sig at holde stik.
”For en videnskabsmand er det det vildeste, man kan forestille sig. At opdage en ny livsform som ingen endda havde forestillet sig fandtes”, siger Lars Peter Nielsen, og fortæller, at det efterfølgende har været fantastisk at finde ud af, hvor udbredte disse livsformer er, og hvor meget det hjælper os med at forstå mange ting.
Fundet af de elektriske strømme førte til, at Lars Peter Nielsen i 2010 fik Dansk Magisterforenings forskningspris indenfor naturvidenskabskategorien.
Og potentialet er kæmpestort, når man spørger Lars Peter Nielsen.
”Jeg plejer jeg at sige, at vi kan sammenligne det med, hvor meget elektricitet der er blevet brugt, siden man opdagede det”, siger han, og undrer sig over, at der til stadighed kommer nye overraskende opdagelser, hvor bakterier bruger elektriske forbindelser.
”Bare det seneste år er ganske overvældende og et godt eksempel på, at der sker utroligt meget inden for feltet”, siger han, og fortæller, at det nye er, at elektriske bakterier måske spiller en betydelig rolle i vores tarme, hvor en stor del af bakterierne har en evne til at udveksle strøm med omgivelserne.
”Vi ved ikke hvad der foregår endnu, men noget foregår der. Det er ikke de lange kabelbakterier som opererer i tarmene, men andre encellede bakterier, som kan sende strøm til andre bakterier eller måske til tarmene”, siger han.
