もう少し下では、条件は最適ではなくなります。上層の酸素はすぐに使い果たされるため、下層では深刻な酸素不足が生じます。したがって、そこに生息する微生物は、電子の別の買い手を探す必要があります。代替品がない場合、通常は硫酸塩が選択されます。ただし、電子が硫黄塩に移動すると硫化水素が生成されるため、これは部分的に良い選択にすぎません。腐った卵のような強い臭いがする非常に有毒なガス。
電子はどのようにして下から上へ移動するのでしょうか?
実際には、2 つのプロセスは次のようになります。堆積物の最上層での酸素の消費と数センチメートル下の硫化水素の生成?お互いに影響を与えません。しかし、約 2 年前、研究チームは、誰もが驚いたことに、まさにそのことを行っていることを発見しました。上部に酸素がほとんどないと、下部の硫化水素の量が劇的に増加するのです。酸素濃度が回復すると、硫化水素の量は再び急速に減少します。この理由は 2 つの層間の導電性接続にあるに違いないと当時の科学者たちは結論付けました。電子が硫化水素から酸素に輸送され、それによって有毒ガスが無害な硫黄に酸化されます。
ただし、問題があります。自然界のこのような電子輸送プロセスで知られているすべてのメカニズムは、数マイクロメートルをなんとか橋渡しできますが、数センチメートルを橋渡しすることは決してありません。そして、ここで新たに発見されたケーブルバクテリアが活躍します。なぜなら、彼らはまさにそれを行うことができるからです。それらは結合して非常に長い多細胞鎖を形成し、それによって分離層を乗り越えることができます。科学者らが調査した海底の立方センチメートルごとに、100メートル以上の生きたケーブルが見つかりました。これは約1,000万個の細菌細胞に相当します。
進化とテクノロジーは同じ原理に基づいています
電子顕微鏡で観察したところ、電流を伝導するファイバーが従来のケーブルと同じような構造になっていることがわかりました。各細菌細胞の外側には 15 ～ 17 本の縦方向の溝があります。これらの溝の間の隆起には、まだ未知の物質で満たされ、固体膜で囲まれた小さなチャネルが含まれています。絶縁層を備えた多芯ケーブルのようなものです。これらのチャネルは細菌の細胞鎖を互いに接続するものでもあり、最初から最後まで走り、個々の細胞間のギャップを橋渡しします。
科学者たちは、これらが実際に層間に電流を流すことができるものであることを 2 つのテストで証明することができました。まず、細いワイヤーで堆積物を水平に切ると、電子の輸送が停止します。一方、層の間に細いネットを取り付けた場合、導電性接続はまったく作成されません。その伝導性は細菌自体にとって非常に有利です。細胞のほとんどが酸素の少ない地下にあるにもかかわらず、細菌は表面の酸素を利用し続けることができます。
新しいバイオ（エレクトロニクス）？
しかし、この壮大なケーブルバクテリアに関する多くの疑問は依然として未解決のままです。したがって、管内の導電性繊維がどのような材料でできているかはまったく不明です。微生物が自然界でどれくらいの頻度で発生するのか、あるいは微生物がどの生息地を征服したかという問題はまだ答えられていません。そして最後に、このタイプのバイオエレクトロニクスがまったく新しい技術応用のモデルとして機能する可能性があるという刺激的な可能性があります。
