微生物如何知道如何與無生命的物體共享電子？多種微生物可以將電子傳送到導電材料中或從導電材料中接收電子。請看依靠不同型別細菌與石墨電極交換電子的燃料電池。
但是研究人員一直想知道這種能力是如何產生的。大多數生物體透過將電子新增到一種分子並從另一種分子中移除電子來在內部產生能量。但是，一些微生物發現自己處於必須合作才能產生生命能量的環境中，與其他物種交換分子或電子。這些微生物是否透過在彼此之間透過環境中的導電材料來回傳遞電子來增強其能量管理，從而提高其生長能力？6月4日發表在美國國家科學院院刊上的研究表明，答案是肯定的；一些細菌確實在野外構建導電電網。
東京藥科大學和生命科學大學的微生物學家渡邊和也（Kazuya Watanabe）說：“微生物利用導電礦物質作為電線，在彼此之間傳遞電子。”他是進行這項研究的團隊成員。他補充說，這標誌著首次有人提供“確鑿的證據”，證明不同物種以這種方式相互傳遞電子。
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研究人員測試了各種含有土壤細菌地桿菌和反硝化硫桿菌的溶液，當它們可以找到一兩個備用電子時，它們分別透過食用醋酸鹽（一種使醋變酸的有機化合物）和硝酸鹽（一種帶負電的生物可利用的氮和氧分子）來茁壯成長。當科學家們將這些微生物中的任何一種單獨放入含有這兩種化合物的溶液中時，什麼也沒有發生。當將兩種型別的微生物放在一起放入它們最喜歡的食物溶液中時，情況也沒有改善，這表明這些生物缺乏在它們之間直接轉移電子的能力。
但是，當科學家們添加了磁鐵礦（一種導電的鐵基礦物，以磁石而聞名，磁石提供了古代磁鐵）時，細菌忙碌地開始工作，愉快地合作，透過磁鐵礦顆粒來回傳遞電子。而且，儘管添加了氧化鐵紅色礦物赤鐵礦（一種不良導體）也能產生同樣的效果，但由此產生的微生物生長較小且較慢（當嘗試非導電鋁礦物時則不存在）。
事實上，在磁鐵礦存在的情況下，唯一減緩微生物速度的是它們自身的生長能力。渡邊說：“我們認為[這種電子交換]在土壤、沉積物和礦石中一定非常普遍。”
當科學家們仔細檢查生長群落中的細胞時，他們發現細胞表面有磁鐵礦奈米顆粒，在某些情況下，鐵礦物顆粒連線著微生物對。換句話說，他們觀察到了一種基本的生物電網，並且由於其尺寸，這種電網對電子流動產生的電阻非常小。
在此項研究之前，丹麥奧胡斯大學的微生物生態學家拉斯·彼得·尼爾森（Lars Peter Nielsen）及其同事已經證明，在丹麥奧胡斯灣底部的缺氧淤泥中工作的微生物在相對較大的釐米距離內交換電子，儘管細菌如何做到這一點仍然未知。一種假設是它們為此任務構建了納米級導線，或者從細胞到細胞釋放分子。但是，與構建像奈米線或分子這樣的生物結構相比，使用環境中已經存在的電導體需要更少的能量和材料投入，而這可能是微生物根據新發現所做的事情。
現在，未參與這項新研究的尼爾森正在推測微生物如何最好地利用周圍的天然導體。“有了電導體在周圍，將貨物兌換成一種通用且更具流動性的貨幣——電子，似乎非常有吸引力，”他認為。“為了充分利用這些微型電極的好處，我認為微生物可能已經開發出控制它們位置的結構，而不僅僅是依賴於偶然的接觸，”他補充道。
這個想法仍有待證明。與此同時，新的發現表明，像G. sulfurreducens和T. denitrificans這樣的微生物可能會在任何發現它們自己的地方構建電網。畢竟，磁鐵礦和其他導電礦物質在地球上大量存在，而這種基於金屬的電網，透過允許電子的長距離傳輸，將促進微生物的生長。人類也可能從細菌電網建設中受益。瞭解微生物如何構建其電網可能有助於我們構建更好的燃料電池，以將這種潛力為我們所用。