In de staat New York, wanneer de sneeuw smelt, begint Oneida Lake mangaan te verzamelen. In combinatie met zuurstof uit de lucht maakt het mangaanoxide dat in de bodem van het meer zinkt. Maar, zoals Corey S. Powell rapporteert voor Popular Science, vonden wetenschappers de verbinding niet op de niveaus die ze zouden verwachten, en het mysterie van het ontbrekende mangaanoxide stelde Kenneth Nealson, een microbioloog, op zoek naar een microbe die leek te moeten bestaan niet.
Het kostte hem een paar jaar, maar hij vond het - Shewanella oneidensis, een bacterie die leeft van een giftig zwaar metaal, mangaan.
Powell schrijft precies waarom Shewanella zo vreemd is:
Voor de meeste levende, luchtademende wezens, zegt Nealson: "De glucose die we eten levert de elektronen, de zuurstof die we inademen ontvangt de elektronen en die elektronenstroom is wat ons lichaam aanstuurt." Dat is de basisstofwisseling. De uitdaging voor elk organisme is het vinden van beide bronnen van elektronen en plaatsen om ze weg te gooien om het circuit te voltooien. Shewanella verbruikt elektronen uit koolhydraten, maar het werpt ze op een ongebruikelijke manier af: "Het zwemt op naar het metaaloxide en ademt het in." Zegt Nealson. "We noemen dit 'ademen rotsen.' ”
De bacterie groeit speciale draden uit zijn membraan die elektronen vanuit de cel transporteren en op het zware metaal deponeren. Magaanoxide werkt, maar andere zware metalen zoals lood ook. Andere ontdekkingen onthulden bacteriën die het omgekeerde doen: ze vangen elektronen op van metaal en mineralen. De elektronenuitwisseling voltooit dat circuit. Het resultaat is leven dat elektriciteit eet en ademt.
Moh El-Naggar, een andere onderzoeker bij USC, heeft video's gemaakt die deze bacteriën in actie laten zien en die draadachtige sondes laten groeien.
Toen Nealson in 1988 zijn bevindingen publiceerde over Shewanella, tartte het al lang bestaande aannames over biologie om het profiel van Rebecca Fairley Raney van Nealson te parafraseren op AAAS.org. Maar nu weten we dat Shewanella en andere microben belangrijke drijfveren zijn in de manier waarop de aarde metalen laat circuleren.
Toch wordt het vreemder. Een van de afgestudeerde studenten van Nealson, Annette Rowe, heeft zes nieuwe bacteriestammen gevonden die uit de oceaanbodem zijn gebaggerd en die helemaal geen koolstofbron nodig hebben, meldt Powell. Ze kunnen alleen van elektriciteit leven.
Alle studies van het leven aan de uitersten op aarde laten wetenschappers zien hoe het leven op andere planeten eruit zou kunnen zien. Powell schrijft:
Schreeuwen naar elektronen en ontspruitende nanodraden zijn strategieën om te overleven als er niet genoeg voedsel is om veel te groeien en te concurreren - net genoeg om een organisme te helpen naar beneden te blijven en de vlam van het leven verlicht te houden. Dergelijke omstandigheden zijn gebruikelijk in diepe oceaanafzettingen en ver onder de grond. Als het leven bestaat op Mars en andere werelden (Europa? Titan?), Is de kans groot dat het ook verstrikt is in omgevingen met beperkte middelen ver onder het oppervlak.
Toekomstige missies om sporen van leven op andere planeten te detecteren, kunnen rekening houden met de elektronenschrokkende bacteriën. Nealson wijst erop dat er op aarde een gradiënt van elektrisch potentieel in de grond is dat met de diepte afneemt. Naarmate je dieper reikt, zijn alleen elektronen beschikbaar voor voedsel, dus bacteriën die daar leven, passen zich aan om elektriciteit te eten - waardoor de gradiënt wordt ingesteld. Om dat teken van leven te zien, zouden alle toekomstige missies moeten doen, sondes in de grond steken en meten.
