Oamenii de știință au dat peste primele bacterii cunoscute alimentate cu mangan

Oamenii de știință au descoperit primele bacterii cunoscute care folosesc metalul mangan pentru a crește. Iar cercetătorii au trebuit să privească doar până la chiuveta biroului.

„Este cu siguranță o poveste interesantă despre serendipity”, spune Jared Leadbetter, microbiolog de mediu la Caltech. El și Hang Yu, de asemenea, microbiolog de mediu la Caltech, raportează descoperirea lor fortuită în data de 16 iulie Natură.

Leadbetter lucrase cu un compus roz numit carbonat de mangan într-un borcan de sticlă. După ce a avut probleme cu curățarea borcanului, l-a umplut cu apă de la robinet și l-a lăsat la macerat. Când s-a întors 10 săptămâni mai târziu, după o perioadă de predare în afara orașului, conținutul borcanului se transformase într-un material întunecat și crus.

Leadbetter știa că oamenii de știință bănuiseră de mult că bacteriile pot folosi manganul pentru a alimenta creșterea. În urmă cu peste un secol, cercetătorii au descoperit că bacteriile ar putea împrumuta electroni din elemente chimice precum azotul, sulful, fierul și manganul. În unele cazuri, bacteriile ar putea chiar folosi acești electroni pentru a alimenta creșterea în același mod în care oamenii folosesc electronii din carbohidrați din dietă pentru energie. Dar nimeni nu identificase bacterii care ar putea transforma electronii din mangan în energie.

Când bacteriile împrumută electroni de la mangan, ele transformă metalul într-un material întunecat numit oxid de mangan. Oxidul de mangan se găsește pe toată planeta – de la depozitele din scoarța Pământului până la fundul mării până la apa potabilă. Și, după cum sa dovedit, în borcanul de sticlă al lui Leadbetter.

Se întrebă dacă bacteriile care îi oxidaseră manganul ar putea fi speciile evazive care folosesc de fapt manganul pentru a crește. „Poate că ar fi bine să nu torn asta în chiuvetă”, se gândi el.

Leadbetter și Yu au identificat pentru prima dată aproximativ 70 de specii de bacterii în borcan, care probabil proveneau din apa de la robinet. Perechea a izolat apoi două specii bacteriene care, atunci când sunt prezente împreună, generează oxid de mangan. Având în vedere carbonatul de mangan, aceste bacterii s-au înmulțit exponențial. Pe măsură ce dimensiunea populației bacteriene a crescut, rata producției de oxid de mangan a crescut odată cu aceasta, sugerând că bacteriile foloseau mangan ca combustibil.

Echipa a numit specia nou identificată „Candidatus Manganitrophus noduliformans’ și Ramlibacter lithotrophicus. Cercetătorii nu cunosc încă rolul exact al fiecărei specii. Ambele ar putea fi parte integrantă în generarea de energie din mangan sau unul ar putea fi principalul motor.

Imagine cu microscop cu epifluorescență a bacteriilor mangan
Microscopia cu epifluorescență surprinde două specii bacteriene recent descoperite (în magenta și verde) pe oxidul de mangan. Cercetătorii nu știu încă dacă speciile lucrează împreună pentru a genera energie din mangan sau dacă cineva este doar la drum.H. Yu și JR Leadbetter/Natură 2020

Descoperirile ar putea ajuta cercetătorii să gestioneze oxidul de mangan care poluează apa potabilă, spune Amy Pruden, om de știință de mediu la Virginia Tech din Blacksburg, care nu a fost implicată în studiu. „Acum că avem o idee despre cine sunt oxidanții de mangan, putem începe să-i căutăm în sistemele de apă potabilă și poate putem găsi controale mai bune.”

Leadbetter bănuiește că bacterii similare ar putea fi, de asemenea, responsabile pentru bilele de oxid de mangan de mărimea unui grapefruit de pe fundul oceanului, observate pentru prima dată în anii 1870, care i-au nedumerit pe oamenii de știință. El vrea să caute acolo și în alte locuri pentru mai multe exemple de bacterii care folosesc manganul pentru energie.

„Să vedem dacă putem găsi aceste organisme în alte medii”, spune Leadbetter. „Nu doar chiuveta mea.”