En forskningsgruppe fra Aarhus Universitet har opdaget, at en bakteriesamfund i lystbådehavnen i Århus trækker 'ledninger' gennem mudderbunden, så de fra to centimeters dybde i mudderet kan overføre elektrisk strøm til deres ligesindede i overfladen.

Arbejdet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskriftet Nature.

»To centimeter lyder måske ikke af meget. Men bakterier er små,« fortæller mikrobiolog Lars Peter Nielsen.

»I størrelsesforhold svarer det til, at et menneske kunne lade elektriske ledninger vokse ud fra kroppen og forbinde sig til hinanden - i netværk, der kunne række fra Århus til Samsø - og måske endnu længere.«

Lektor Lars Peter Nielsen fra Mikrobiologisk Institut ved Aarhus Universitet har stået i spidsen for den gruppe forskere, som står bag arbejdet med opdagelsen.

Trækker vejret for hinanden

Sådan kan man populært forestille sig bakteriernes elektriske samliv. De øverste par centimeter af havbunden er gennemvævet af elektriske ledninger, som bakterierne selv har skabt og overalt er bakterier koblet på det elektriske netværk. Bakterierne nederst har ingen adgang til ilt. For at få energi ud af maden må de af med elektroner, som sendes op gennem ledningerne. Øverst i havbunden er der ilt. Her bruger bakterierne så elektronerne fra de nederste bakterier til at få energi ud af ilten (grafik: Lars Peter Nielsen).

Egenskaben betyder, at bakterierne har enorme fordele frem for andre bakterier i mudderet ved Århus Bugt. Mudderet er nemlig blottet for ilt få millimeter under overfladen. Men det er stadig fyldt med næring - svovlforbindelser blandt andet - som er det rene guf for ilt-krævende bakterier.

Og ved at 'kable hinanden op' igennem mudderlaget har bakterierne mulighed for at dele opgaverne imellem sig.

På grund af overførslen af elektroner i det elektriske ledningsnet kan bakterierne i overfladen nu trives uden mad. Samtidig behøver de dybtliggende bakterier ikke trække vejret, og kan gufle løs af svovlforbindelser og andet godt fra mudderbunden.

Man kan sige, at de æder og trækker vejret for hinanden.

Her i videoen fortæller Lars Peter Nielsen om den banebrydende opdagelse:

Opdaget ved et tilfælde

Lars Peter Nielsen undersøger de elektriske processer i havbunden med en mikrosensor (foto: Nils Risgaard-Petersen)

Lars Peter Nielsen gjorde opdagelsen ved et tilfælde.

På laboratoriet havde holdet netop færdiggjort en måling på en helt anden type bakterie. Forsøgsopstillingen fik lov at stå fjorten dage ekstra, idet en af forskerne ville være helt sikker på at forsøget var helt til ende. Men da forskerne så kom tilbage til bægerglasset med mudder, var det tydeligt, at der foregik en forbrænding nede i mudderet - fuldstændig som om der var ilt et par centimeter ned i laget. Der var bare overhovedet ingen ilt til stede.
»Det var meget mystisk. Vi gik i tænkeboks i gruppen, for at forsøge at finde en god forklaring,« siger Lars Peter Nielsen.

»Og så en nat, hvor jeg var vågnet og kom til at tænke over mysteriet i kolben på laboratoriet, slog det mig: Det kunne jo være, bakterierne trak elektriske ledninger imellem sig. Alting faldt bare på plads med den forklaring,« erindrer Lars Peter Nielsen.

Et elektrisk muddersamfund

Forskergruppen lavede derefter en række forsøg, og kunne dokumentere, at der ganske rigtigt flyttes elektroner i mudderbunden i ledningsnet - fuldstændig som elektroner flyttes rundt i ledningerne i vores hjem.

»Vi forestiller os, at det er et mylder af forskellige arter bakterier, som samarbejder på den her måde. De sender en ledning ud og hægter sig på det fælles net. Derved kommer de af med overskydende elektroner, som til gengæld havner hos andre bakterier, som kan udnytte elektronerne.«

En nat, hvor jeg var vågnet og kom til at tænke over mysteriet i kolben på laboratoriet, slog det mig: Det kunne jo være, bakterierne trak elektriske ledninger imellem sig.

- Lars Peter Nielsen

Bakterierne i mudderbunden i Århus lystbådehavn lever på den måde i et gigantisk elektrisk fællesskab. Men det er næppe noget, der kun gælder for århusianske bakterier.

Talrige bakterier har evnen

Lars Peter Nielsen forventer, at talrige bakterier har denne evne til at koble sig på et fælles elektrisk net. Dels fordi det er en kendt sag, at man kan tappe en svag elektrisk strøm fra havbunde mange steder i verden. Dels fordi en del bakterier i kontrollerede forsøg har vist sig at kunne udveksle elektricitet på korte afstande.

»Og når vi nu ved, det skyldes et fælles elektrisk net, så må vi forvente, det bliver udnyttet alle steder i naturen, hvor det giver mening,« forklarer Lars Peter Nielsen.

Det kan for eksempel sagtens være tilfældet i ganske almindelig landbrugsjord.

Når jorden bliver gennemvædet bliver den nemlig hurtigt iltfattig under overfladen. Og her vil bakterierne så kunne udnytte deres elektriske netværk til at fortsætte deres omsætning af materiale i jorden.

Biologer overraskede

Bakterierne sender en ledning ud og hægter sig på det fælles net.

- Lars Peter Nielsen

»Det er bestemt nyt og meget interessant,« mener professor i mikrobiologi ved Københavns Universitet, Tom Fenchel.

»Vi har jo længe vidst, at havbunden er elektrisk, men denne opdagelse forklarer, at udvekslingen af elektroner foregår hurtigere end ved almindelig diffusion. Det går selvfølgelig hurtigere, når der er ledninger, som nærmest kortslutter bundlaget,« siger han.

Professor Tom Fenchel mener, at opdagelsen kommer til at betyde meget for, hvordan forskere tænker processerne øverst i havbunden i fremtiden. Dermed er han enig i Lars Peter Nielsens egen vurdering.

»Det har stor betydning, fordi sådan en iltgrænse her er der overalt på jorden - og det, at bakterierne lever i en slags elektriske samfund betyder, at samspillet mellem arter og næringsstoffer på kanten af ilt-verdenen kan være meget anderledes, end vi troede,« siger Lars Peter Nielsen.