Des scientifiques de l'USC ont collaboré avec des collègues de Penn State, l'Université du Wisconsin-Milwaukee, Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique, et Rensselaer Polytechnic Institute sur la recherche.

Le premier indice est venu du suivi des gènes de la bactérie. Lors de la formation des nanofils, les scientifiques ont noté une augmentation de l'expression des gènes de transport d'électrons, mais aucune augmentation correspondante de l'expression des gènes de la piline.

Interpellé par cette preuve de ce que les nanofils n'étaient pas, l'équipe devait ensuite découvrir ce qu'ils étaient réellement. El-Naggar remercie Sahand Pirbadian, Étudiant diplômé de l'USC, avec l'élaboration d'une stratégie ingénieuse mais simple pour faire la découverte.

En privant les bactéries d'oxygène, les chercheurs ont réussi à forcer les bactéries à étirer leurs nanofils sur commande, permettant d'observer le processus en temps réel. Et en colorant la membrane bactérienne, périplasme, cytoplasme, et des protéines spécifiques, les chercheurs ont pu filmer les nanofils tendus - confirmant qu'ils étaient basés sur une membrane, et pas du tout pili.

Le processus n'est pas aussi simple qu'il y paraît. La génération de vidéos des nanofils s'étirant a nécessité de nouvelles méthodes pour étiqueter simultanément plusieurs caractéristiques, garder une caméra focalisée sur les bactéries qui se tortillent, et combiner les techniques optiques avec la microscopie à force atomique pour obtenir une résolution plus élevée.

"Il nous a fallu environ un an pour développer le dispositif expérimental et trouver les bonnes conditions pour que les bactéries produisent des nanofils, " a déclaré Pirbadian. "Nous avons dû revenir en arrière et réexaminer certaines expériences plus anciennes et repenser ce que nous savions sur l'organisme. Une fois que nous avons pu induire la croissance de nanofils, nous avons commencé à analyser leur composition et leur structure, qui a pris une autre année de travail. Mais cela en valait la peine car le résultat était très surprenant – mais avec le recul, c'était très logique."

Comprendre le fonctionnement de ces bactéries électriques a des applications bien au-delà du laboratoire. De telles créatures ont le potentiel de répondre à certaines des grandes questions sur la nature de la vie elle-même, y compris quels types de formes de vie nous pourrions trouver dans des environnements extrêmes, comme l'espace. En outre, cette recherche a le potentiel d'informer la création de vie, circuits microbiens - formant la base des dispositifs électroniques hybrides biologiques-synthétiques.

Cette recherche a été financée à l'USC par le Département de l'énergie des États-Unis et le Bureau de la recherche scientifique de l'Armée de l'Air et rendue possible par les installations des Centres d'excellence de l'USC en nanobiophysique, en microscopie électronique et en microanalyse.