本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
人們通常認為電是非常人性的事物。自然界中的動物和植物可能具有非凡的工程能力，但仍有一些發展是人類獨有的；火、輪子和電。
另一方面，對於細菌來說，將電子推入細小的電纜只是一種在充滿可利用生態位的世界中生存、呼吸和交流的方式。
帶電細菌
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們今天世界的發現和想法的具有影響力的故事。
呼吸作用是所有生物體獲取能量的過程。糖等食物來源在生物體內被分解以產生電子，電子透過一系列反應，然後被交給最終電子受體，在幾乎所有多細胞生物中，最終電子受體都是氧氣。即使植物也使用氧氣作為最終電子受體來產生能量，它們吸收的二氧化碳用於一個稱為光合作用的獨立過程，該過程產生糖。
氧氣大約在24億年前首次大量進入大氣層，因此在那之前，生物體必須依靠其他電子受體來產生能量，例如硫或氮。事實上，如今許多細菌仍然使用硫或氮源，而不是所有這些新式的氧氣。
有些細菌甚至更奇怪。當通常生活在土壤中的地桿菌屬物種在缺氧條件下生長時，它們開始生長出從細胞表面延伸出來的小毛髮或菌毛。這些小毛髮會附著在任何可用的鐵源（化學家認為的FeIII）上並將電子傾倒到上面。在某種意義上，它們是在對著岩石呼吸。下面的參考文獻 1 中有一些精彩的電子顯微鏡照片，供那些可以突破付費牆的人觀看。對於那些無法突破付費牆的人，這裡有一個摘要
這意味著您有大量的電子流過一根細小的電纜，對此有一個詞：電流。菌毛充當奈米線，將電子轉移到周圍的鐵中。這也符合歷史細節，在氧氣加入大氣之前，有很多可溶性鐵漂浮在那裡，電子可以捐贈給它。一旦氧氣爆發到世界上，它就開始與鐵反應，一切都生鏽了，這導致了所有鐵礦床的沉積，這些鐵礦床後來在工業革命中被挖掘出來。
用導線交談
情況變得更好了。這些微小的細菌電線電纜不僅附著在周圍的岩石上，它們還相互附著，在細菌之間產生流動的電荷。對生活在海底泥漿中的海洋細菌（參考文獻 2）所做的工作表明，電流正在透過泥漿層傳播。底層細菌正在產生能量，然後將它們的電子向上輸送到頂層，在那裡電子被釋放以與氧氣反應（因為泥漿中沒有太多氧氣）。電子被發現傳播了 12 毫米的距離，這對人類來說不算什麼，但對細菌來說是 10,000 個體長。儘管研究人員尚未設法捕捉到這些微小電纜的照片，但在其他細菌物種中奈米線的存在和使用使這成為解釋透過系統電子流的最可能原因。
海洋泥漿細菌中的電路純粹是為了能量產生而形成的，但推測該系統在通訊中可能發揮多大作用是很有趣的。在某種程度上，即使是能量轉移菌毛也是通訊的重要組成部分。細菌將電子傳遞給您（“您”是同類細菌）意味著，“這裡沒有氧氣（或任何電子受體），傳遞下去”，而細菌從您謹慎搜尋的菌毛中接受電子則表示“我可以感覺到氧氣”或“我在岩石旁邊！”透過電流進行通訊也相對快速，並且與釋放化學訊號不同，它將通訊與重要的呼吸過程結合在一起。
至於火和輪子？如果細菌還沒有擁有它們，我不禁認為這只是時間問題...
---
Reguera, G., McCarthy, K., Mehta, T., Nicoll, J., Tuominen, M., & Lovley, D. (2005). 透過微生物奈米線進行細胞外電子轉移 《自然》, 435 (7045), 1098-1101 DOI: 10.1038/nature03661
Nielsen, L., Risgaard-Petersen, N., Fossing, H., Christensen, P., & Sayama, M. (2010). 電流耦合海洋沉積物中空間分離的生物地球化學過程 《自然》, 463 (7284), 1071-1074 DOI: 10.1038/nature08790
Nealson, K. (2010). 地球微生物學：沉積物反應違背教條 《自然》, 463 (7284), 1033-1034 DOI: 10.1038/4631033a