近日，我校與丹麥科學家合作的研究團隊在微生物電磁感知領域取得重要進展，首次揭示了電纜細菌對外部電磁場的生物感應特性及其空間限域規(guī)律。該成果以觀點（Perspective）論文形式發(fā)表于國際期刊《PNAS Nexus》，題為《Electromagnetic induction properties of filamentous bacteria in sediment》，為生物電磁學及環(huán)境科學交叉領域開辟了新方向。

  地球表面生態(tài)系統(tǒng)中，微生物如何感知和響應空間電磁場一直是未解的科學難題。傳統(tǒng)研究認為，微生物可能依賴胞外鐵氧化物等附屬結構與環(huán)境電磁場互動，但這一現(xiàn)象并非微生物固有內在屬性的一部分。研究團隊另辟蹊徑，聚焦自然界中具有獨特“導線”功能的電纜細菌（Cable Bacteria）。這類絲狀細菌屬于脫硫球桿菌科（Desulfobulbaceae），可在海底或淡水沉積物中形成長達數(shù)厘米的導電鏈式結構，并具備長距離電子傳輸能力。研究團隊提出逆向猜想：若電纜細菌能主動傳輸電子，是否也能像金屬導線一樣感應外部電磁場？

通過設計非接觸式空間變化電場實驗和自制的傳感器，研究團隊首次觀測到電纜細菌的電磁響應特性。實驗顯示，當外部變化電場施加時，沉積物表層的電纜細菌可產(chǎn)生鏡像對稱的正負感應電流（±1.20 mV），其變化規(guī)律與經(jīng)典電磁感應現(xiàn)象完全一致。值得注意的是，該現(xiàn)象在海水環(huán)境的Candidatus Electrothrix和淡水沉積（濕地）環(huán)境的Ca. Electronema細菌中均普遍存在，但感應范圍嚴格局限于水-沉積物界面以下0-12.5毫米區(qū)域。這一結果證實，電纜細菌的電磁感應源于其自身生理功能，而非傳統(tǒng)認為的附屬礦化物作用。

此項研究不僅為微生物電磁感知機制提供了首個直接證據(jù)，更拓展了生物電磁學的理論邊界。論文通訊作者指出：“電纜細菌的‘生物導線’特性或將成為研究地球生態(tài)系統(tǒng)電磁信號網(wǎng)絡的關鍵模型，未來有望應用于生物磁場導航、水體電磁泄漏監(jiān)測等領域。”此外，這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新型生物傳感器、仿生電路及環(huán)境修復技術提供了全新思路，或將在生態(tài)學、環(huán)境科學與生物電子技術交叉領域引發(fā)連鎖突破。

據(jù)悉，該研究歷時三年完成，是國際合作推動前沿學科探索的又一典范。團隊表示，下一步將深入解析電纜細菌電磁感應的分子機制，并探索其在地球化學循環(huán)中的潛在作用。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgaf011