Geobacter sulfurreducens: il batterio che produce “fili elettrici” e rivoluziona energia e medicina

Geobacter sulfurreducens, un batterio gram-negativo a forma di bastoncello, sta attirando l’attenzione della comunità scientifica per una caratteristica straordinaria: la capacità di produrre nanofili proteici conduttivi. Questi filamenti, composti da citocromi multi-eme di tipo C (come la proteina OmcS), agiscono come veri e propri cavi elettrici biologici, permettendo al microrganismo di “respirare” trasferendo elettroni a sostanze esterne come ossidi di ferro o metalli tossici.

Come funziona?

I nanofili di Geobacter funzionano come una rete di trasporto elettronico:

• Struttura specializzata: I citocromi OmcS, ricchi di atomi di ferro, formano una catena molecolare che facilita il flusso di elettroni a lunga distanza.

• Respirazione extracellulare: In assenza di ossigeno, il batterio usa questi nanofili per trasferire elettroni a minerali o elettrodi esterni, ottenendo energia.

• Efficienza senza precedenti: Rispetto ai sistemi artificiali, questi nanofili biologici sono più flessibili, autoriparanti e biocompatibili.

Impatto scientifico e applicazioni

1. Bioenergia sostenibile
Modificando geneticamente Geobacter per sovraesprimere le proteine dei nanofili, i ricercatori hanno aumentato del 300% l’efficienza delle celle a combustibile microbiche (MFC). Questi sistemi convertono rifiuti organici in elettricità, offrendo una soluzione per produrre energia pulita da acque reflue o scarti agricoli.

2. Bonifica ambientale
Il batterio è un alleato cruciale nella bioremediation:

• Decontaminazione da metalli: Riduce uranio, arsenico e cromo tossici in forme meno solubili e non pericolose.

• Bonifica di siti inquinati: È già stato utilizzato con successo in progetti per pulire terreni contaminati da petrolio o sostanze radioattive.

3. Bioelettronica rivoluzionaria
I nanofili proteici aprono la strada a dispositivi medici innovativi:

• Pacemaker biodegradabili: Sistemi wireless che si dissolvono nel corpo dopo aver completato la loro funzione.

• Sensori autoalimentati: Dispositivi impiantabili che monitorano parametri vitali sfruttando l’energia prodotta dai batteri stessi.

Prospettive future

Le ricerche in corso puntano a:

• Migliorare la conduttività: Modificando la struttura dei citocromi per aumentare la velocità del trasferimento elettronico.

• Sintetizzare nanofili ibridi: Combinando proteine batteriche con materiali sintetici per creare circuiti bioelettronici avanzati.

• Applicazioni spaziali: Utilizzare Geobacter per produrre energia in ambienti estremi, come basi lunari o marziane.

Geobacter sulfurreducens dimostra come la biologia possa ispirare tecnologie rivoluzionarie. Dalla produzione di energia pulita alla cura delle malattie, questo batterio rappresenta un ponte tra microbiologia, ingegneria e medicina, ridisegnando il futuro della sostenibilità e dell’innovazione tecnologica.