Forscher entdecken mikrobielle Nanodrähte

Wissenschaftler an der University of Massachusetts Amherst haben festgestellt, dass bestimmte Fortsätze des Bakteriums Geobacter, so genannte Pili, ähnlich wie Drähte elektrisch gut leiten. Während andere zum Vergleich untersuchte Proteine isolierend wirkten, stellten die Wissenschaftler in den Pili bei angelegten Spannungen von bis zu 600 mV Ströme von bis zu 6 nA fest. Das Team um den Mikrobiologen Derek R. Lovley berichtet über die Entdeckung in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals Nature.

Das Bakterium Geobacter wird intensiv untersucht, weil es unter anderem bei der Reinigung von mit Schwermetallen oder Öl verseuchtem Grundwasser eine wichtige Rolle spielt. Das US-amerikanische Energieministerium (Department of Energy, DOE) fördert deshalb die Forschungen an Geobacter, die jetzt auch zu diesem anscheinend unerwarteten Ergebnis geführt haben.

Die Wissenschaftler untersuchten die recht haltbaren mikrobiellen Nanodrähte mit einem Durchmesser von lediglich drei bis fünf Nanometern -- etwa das Zehnfache des Durchmessers eines Atoms -- und einer etwa tausendfachen Länge eigentlich, um die zum Abbau der Schadstoffe führenden Prozesse bei der sauerstofflosen Atmung des im Schlamm lebenden Geobacter besser zu verstehen. Ihre Vermutung, dass Geobacter die Pili dazu nutzt, um Elektronen von der Zelle auf Eisenminerale zu übertragen, wurde durch die Untersuchung genetisch veränderter Bakterien bestätigt, die keine Pili mehr ausbilden konnten.

Nach Ansicht der Wissenschaftler könnten die Ergebnisse auch für die Entwicklung von nanoelektronischen Bauelementen bedeutsam sein. Anders als die technisch sehr aufwendige Herstellung von Nanodrähten aus anorganischen Ausgangsstoffen wie Metall, Silizium oder Kohlenstoff sei die Kultivierung von Geobacter einfach. Die Forscher nehmen an, dass sich praktikable Verfahren entwickeln lassen, um für verschiedene Zwecke durch genetische Veränderungen unterschiedlich konfektionierte Pili zu produzieren, vom Bakterium abzutrennen und in nanoelektronische Bauelemente einzubauen.

Interessant könnte auch die Beobachtung sein, dass sich die Pili verschiedener Geobacter-Bakterien häufig miteinander verbinden. Möglicherweise ist dies ein Hinweis darauf, dass die Mikroben in einem Nano-Stromnetz Elektrizität weitergeben. (anm)