Le corps humain est peuplé d'un plus grand nombre de microbes que ses propres cellules. Ces microbes survivent en utilisant des voies métaboliques qui varient considérablement de celles des humains.

Arpita Bose, Doctorat., de l'Université de Washington à Saint-Louis, s'intéresse à la compréhension du métabolisme de ces micro-organismes ubiquitaires, et mettre ces connaissances à profit pour faire face à la crise énergétique et à d'autres applications.

L'une des plus grandes questions de recherche pour son laboratoire consiste à comprendre la photoferrotrophie, ou en utilisant la lumière et les électrons d'une source externe pour la fixation du carbone. Une grande partie de la source d'énergie que les humains consomment provient de la fixation du carbone dans les organismes phototrophes comme les plantes. La fixation du carbone consiste à utiliser l'énergie de la lumière pour alimenter la production de sucres que nous consommons ensuite pour l'énergie.

Avant que Bose ne commence ses recherches, les scientifiques ont découvert que certains microbes interagissent avec l'électricité dans leur environnement, même donner des électrons à l'environnement. Bose a émis l'hypothèse que l'inverse pourrait également être vrai et a cherché à montrer que certains organismes peuvent également accepter des électrons d'oxydes métalliques dans leur environnement. En utilisant une souche bactérienne appelée Rhodopseudomonas palustris TIE-1 (TIE-1), Bose a identifié ce processus appelé absorption extracellulaire d'électrons (EEU).

Après avoir montré que certains micro-organismes peuvent capter des électrons de leur environnement et identifié une collection de gènes qui codent pour cette capacité, Bose a découvert que cette capacité dépendait de la présence ou non d'une source lumineuse. Sans la présence de lumière, ces organismes ont perdu 70 % de leur capacité à absorber des électrons.

Parce que les organismes que Bose étudiait peuvent compter sur la lumière comme source d'énergie, Bose a émis l'hypothèse que cette dépendance à la lumière pour l'absorption des électrons pourrait signifier une fonction des électrons dans la photosynthèse. Avec des études ultérieures, L'équipe de Bose a découvert que ces électrons que les micro-organismes prenaient entraient dans leur photosystème.

Pour montrer que les électrons jouaient un rôle dans la fixation du carbone, Bose et son équipe ont examiné l'activité d'une enzyme appelée RuBisCo, qui joue un rôle essentiel dans la conversion du dioxyde de carbone en sucres pouvant être décomposés en énergie. Ils ont constaté que RuBisCo était le plus fortement exprimé et actif lorsque l'EEU se produisait, et cela, sans RuBisCo présent, ces organismes ont perdu leur capacité à absorber des électrons. Cette découverte suggère que des organismes comme TIE-1 sont capables d'absorber des électrons de leur environnement et de les utiliser en conjonction avec l'énergie lumineuse pour synthétiser des molécules pour les sources d'énergie.

En plus d'élargir notre compréhension de la grande diversité des métabolismes, Les recherches de Bose ont des implications profondes en matière de durabilité. Ces microbes ont le potentiel de jouer un rôle essentiel dans la production d'énergie propre.