As bactérias da família Desulfobulbaceae são como cabos elétricos vivos – elas podem conduzir elétrons por distâncias em escala centimétrica ao longo de suas estruturas filamentosas. Essas correntes elétricas podem fazer mudanças geoquímicas no sedimento. Agora, pela primeira vez, os cientistas mediram a capacidade destes microrganismos de conduzir também prótons. (Processo. Nacional. Acad. Ciência. EUA 2025, DOI: 10.1073/pnas.2416008122).
Cientista pesquisador Bradley Luskprimeiro autor do estudo, ficou curioso para saber o que acontece com os prótons nos microambientes dessas bactérias durante a biodegradação: “Se você produz muitos prótons, o pH fica baixo e você fica em conserva. . . . Então, meu pensamento foi: existe alguma maneira de esses prótons serem transportados para fora desses microambientes?”
Primeiro, Lusk e colegas tiveram que encontrar uma forma de medir a condutividade protónica ao longo da superfície das Desulfobulbaceae (também conhecidas como bactérias do cabo). Até agora, isso tem sido difícil porque os protodos (a contraparte protônica dos eletrodos) apresentam mau contato com bactérias e os processos envolvidos são inadequados para materials biológico.
Para superar isso, os pesquisadores modificaram uma técnica desenvolvida para um estudo anterior na transferência de prótons entre os contatos do biopolímero quitosana e do paládio metálico. (O paládio absorve hidrogênio e o decompõe em prótons.)
“Tivemos que obter um protodo de paládio com lacunas de 10 µm, alinhá-lo com uma célula bacteriana de cabo, carimbá-lo no topo e, em seguida, encontrar uma maneira de retirar o carimbo deixando o metallic para trás”, diz Lusk. Para isso, utilizaram um materials pegajoso chamado polidimetilsiloxano no qual foi impresso o paládio. Um braço impresso em 3D personalizado transferiu o paládio para o filamento bacteriano sob um microscópio óptico. Para percorrer toda a extensão do protrodo, o próprio organismo precisaria conduzir prótons através das lacunas do protrodo.
As bactérias carimbadas com protodo foram então transferidas para uma câmara selada, à qual foi adicionado hidrogênio. Sondas elétricas em duas extremidades do protodo mediram a condutância. “A única maneira de os prótons passarem de um lado para o outro period através das bactérias do cabo”, diz Lusk.
A condutividade protônica variou entre os 12 tipos de bactérias de cabo analisadas em 21 condições diferentes, sendo a mais alta 114 ± 28 µS/cm a 25 °C e 70% de umidade relativa. A condutância aumentou até 26 vezes, à medida que a umidade relativa aumentou de 60% para 80%.
Curiosamente, o benefício evolutivo da condutância protônica nas bactérias do cabo é desconhecido, apontam os pesquisadores. “Mas é realmente fascinante em termos de potencial”, diz Lusk, como o desenvolvimento de dispositivos bioprotônicos para atuarem como interfaces entre materiais bióticos e abióticos. No entanto, essas aplicações ainda estarão a uma ou duas décadas de distância, acrescenta.
Clara Santatopesquisador da Politécnica de Montreal que não esteve envolvido no estudo, diz que este parece um trabalho muito rigoroso. “Isso nos dá novas informações sobre as propriedades funcionais das bactérias”, diz ela, incluindo insights sobre o desenvolvimento de eletrônicos orgânicos sustentáveis.
