Bacteriën kunnen hun stroomopwekking snel aanpassen en daardoor over veel langere afstand communiceren dan gedacht. Dat blijkt uit een studie van Nederlandse en Belgische onderzoekers. Deze communicatiewijze lijkt op een telefoonsysteem. Mogelijk opent het deuren voor nieuwe bio-elektrische toepassingen zoals smartphones.

Al langer was bekend dat kabelbacteriën die in de bodem van de Noordzee leven, elektrische stroom over centimeters kunnen geleiden. Onderzoekers van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee en de Vrije Universiteit Brussel toonden echter aan dat deze kabelbacterie veranderingen in zuurstofconcentraties omzet in een wisselende stroomsterkte en zo informatie doorspeelt naar andere organismen in de zeebodem.

De vreemde evolutie van plezier: van spelende gekko’s tot sparrende spinnen
LEES OOK
De vreemde evolutie van plezier: van spelende gekko’s tot sparrende spinnen

Dag-nachtcyclus

Filip Meysman en collega’s hebben sediment uit de Oosterschelde blootgesteld aan een dag-nachtcyclus in het lab. Ze zagen dat kabelbacteriën hun elektrische stroom aanpasten wanneer ze het sediment beschenen, terwijl het licht in de bovenste millimeter van het hapje zeebodem al uitdooft.

De bacteriën deden dit door zuurstofschommelingen op te pikken die algen in de bovenste millimeters van de zeebodem creëren. Ze produceren overdag zuurstof en gebruiken dat ’s nachts wat resulteert in fluctuerende zuurstofconcentraties. De centimeters lange bacteriën zetten dit signaal om in een elektrische stroom en sturen het door naar diepere sedimentlagen.

De onderzoekers maten de elektriciteitsproductie van de bacteriën via minuscule sensoren.

Telefoonsysteem

Foto onderschrift: Microscopie beeld van een lange kabelbacterie die mogelijkheid heeft tot elektrische signaaltransmissie. Deze bacteriën zijn 100x dunner dan een menselijke haar en vormen lange spaghetti-achtige draden die centimers lang zijn en uit duizenden cellen bestaan
Foto onderschrift: Microscopie beeld van een lange kabelbacterie die mogelijkheid heeft tot elektrische signaaltransmissie. Deze bacteriën zijn 100x dunner dan een menselijke haar en vormen lange spaghetti-achtige draden die centimers lang zijn en uit duizenden cellen bestaan

De kabelbacterie is een meercellige bacterie, waarvan de cellen als een kralenketting met elkaar verbonden zijn. De cellen aan het “hoofd” van de bacterie pikken zuurstof op en zetten dat om in een stroompje dat langs de geleidende draadjes naar het uiteinde van de bacterie loopt. Daar wordt het signaal opnieuw omgezet in zwavelconcentraties.

Meysman vergelijkt de wijze waarop de bacterie communiceert met een telefoonsysteem. Algen maken de boodschap, de bacterie verzendt de boodschap en organismen als kreeftjes en wormen diep in het sediment pikken het signaal op. Ze zijn erg gevoelig voor zwavelverbindingen en weten zo of het dag of nacht is en stemmen hun gedrag daarop af.

Organische smartphone

‘We weten nog niet hoe de bacterie stroom opwekt en welk materiaal het aanmaakt om elektriciteit te geleiden. Dat zijn we nu aan het uitvlooien. Als we dat proces snappen dan kunnen we het gebruiken in bijvoorbeeld zonnecellen of smartphones’, zegt Meysman. De elektronica in telefoons werkt momenteel op basis van anorganisch materiaal dat veel minder flexibel is. ‘Op een of andere manier heeft onze bacterie een natuurlijk organisch materiaal ontwikkeld dat ook geleidend is en wat dat materiaal precies is, proberen we nu te achterhalen.’

Lees ook: