这种细菌能从身体里射出电线来为自己供电

电力公司使用铜线传输电子。事实证明，某些细菌似乎也做了类似的事情。在缺氧的情况下，许多常见的土壤细菌会长出微小的纳米线，它们沿着纳米线将电子推向附近的岩石。电子的这种运动产生能量，细菌利用这种能量来制造 ATP——所有细胞都使用这种分子来为它们所做的一切提供能量。然而，这种能量生产策略相当不寻常；除了这些物种之外，大多数细胞，包括人类细胞，都是通过内部过程而不是外部过程来产生能量的。

尽管如此，科学家早就知道这些细菌会将电子转移到矿物质中。只是这个过程的细节还很模糊。毕竟，很难想象细菌纳米线的宽度只有 10 纳米。但现在，一个由物理学家和生物学家组成的团队已经拍摄到了土壤细菌Shewanella oneidensis实时生长纳米线的图像。是的，就像“电视直播”一样。在此过程中，科学家们发现了纳米线的成分。这些纳米线实际上是由细菌的外膜形成的；该物种有两层膜，构成它们的“皮肤”。

领导这项新研究的南加州大学物理学家 Mohamed El-Naggar 告诉《大众科学》 ：“细胞实际上正在发生一些变形。它将外膜延伸成一个长管的形状。”此前，科学家认为细菌纳米线是由菌毛构成的，菌毛是单细胞生物中常见的毛发状附属物。

“这解决了一个长期存在的谜团，即电荷在这些结构上究竟是如何移动的，”El-Naggar 说。细菌细胞膜中嵌入了一种叫做细胞色素的蛋白质，众所周知，这种蛋白质可以将电子传递给彼此。菌毛没有细胞色素。（不过，有证据表明，其他物种可能确实使用菌毛来制造纳米线，El-Naggar 说。）

埃尔-纳加尔已经研究制造纳米线的细菌好几年了。2012 年， 《大众科学》杂志将他评为年度十大杰出青年科学家之一。像他这样的研究有朝一日可能会带来结合硅元件和生物元件的生物电设备。毕竟，如果细菌能够将电子转移到岩石上，那么它们也能将电子转移到电路中的元件上。工程师们也在尝试将制造纳米线的细菌整合到燃料电池中。

在这两个方面仍有许多工作要做。没有人能保证细菌燃料电池或电路会比现在使用的更高效。但这个想法是，如果生物电路确实有效，“你最终会得到两全其美的结果，”El-Naggar 说。由此产生的电路既可以拥有自我修复和自我复制的组件（来自细菌），也可以拥有超精密的组件（人造部件）。

El-Naggar 和他的团队今天在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的研究成果。