近日，我校與丹麥科學(xué)家合作的研究團(tuán)隊在微生物電磁感知領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，首次揭示了電纜細(xì)菌對外部電磁場的生物感應(yīng)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(xué)及環(huán)境科學(xué)交叉領(lǐng)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(yīng)空間電磁場一直是未解的科學(xué)難題。傳統(tǒng)研究認(rèn)為，微生物可能依賴胞外鐵氧化物等附屬結(jié)構(gòu)與環(huán)境電磁場互動，但這一現(xiàn)象并非微生物固有內(nèi)在屬性的一部分。研究團(tuán)隊另辟蹊徑，聚焦自然界中具有獨特“導(dǎo)線”功能的電纜細(xì)菌（Cable Bacteria）。這類絲狀細(xì)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(dá)數(shù)厘米的導(dǎo)電鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，并具備長距離電子傳輸能力。研究團(tuán)隊提出逆向猜想：若電纜細(xì)菌能主動傳輸電子，是否也能像金屬導(dǎo)線一樣感應(yīng)外部電磁場？

通過設(shè)計非接觸式空間變化電場實驗和自制的傳感器，研究團(tuán)隊首次觀測到電纜細(xì)菌的電磁響應(yīng)特性。實驗顯示，當(dāng)外部變化電場施加時，沉積物表層的電纜細(xì)菌可產(chǎn)生鏡像對稱的正負(fù)感應(yīng)電流（±1.20 mV），其變化規(guī)律與經(jīng)典電磁感應(yīng)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(xì)菌中均普遍存在，但感應(yīng)范圍嚴(yán)格局限于水-沉積物界面以下0-12.5毫米區(qū)域。這一結(jié)果證實，電纜細(xì)菌的電磁感應(yīng)源于其自身生理功能，而非傳統(tǒng)認(rèn)為的附屬礦化物作用。

此項研究不僅為微生物電磁感知機(jī)制提供了首個直接證據(jù)，更拓展了生物電磁學(xué)的理論邊界。論文通訊作者指出：“電纜細(xì)菌的‘生物導(dǎo)線’特性或?qū)⒊蔀檠芯康厍蛏鷳B(tài)系統(tǒng)電磁信號網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵模型，未來有望應(yīng)用于生物磁場導(dǎo)航、水體電磁泄漏監(jiān)測等領(lǐng)域?！贝送?，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(fù)技術(shù)提供了全新思路，或?qū)⒃谏鷳B(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)與生物電子技術(shù)交叉領(lǐng)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(xué)科探索的又一典范。團(tuán)隊表示，下一步將深入解析電纜細(xì)菌電磁感應(yīng)的分子機(jī)制，并探索其在地球化學(xué)循環(huán)中的潛在作用。

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