Immagina di camminare lungo la riva umida di un fiume o nel fango di una palude. Senza saperlo, stai calpestando una complessa rete elettrica naturale. Non ci sono cavi di rame o generatori artificiali sotto le tue scarpe, ma miliardi di minuscoli organismi che, per sopravvivere, spostano elettroni proprio come avviene in un circuito. I protagonisti di questa incredibile realtà sono i Geobacter: batteri sotterranei dotati dell’incredibile capacità di respirare metalli e, letteralmente, nutrirsi di elettricità.
Per comprendere quanto sia rivoluzionaria questa scoperta, dobbiamo pensare al funzionamento del nostro corpo. Noi esseri umani ricaviamo energia dal cibo e utilizziamo l’ossigeno per completare il processo di respirazione cellulare. Ma nel sottosuolo profondo o nei sedimenti fangosi, l’ossigeno è assente. Qui, i Geobacter hanno evoluto una strategia di sopravvivenza degna di un film di fantascienza: utilizzano minerali solidi, come la ruggine (ossidi di ferro), al posto dell’aria. Ma c’è un problema fisico: il ferro è un solido che si trova fuori dalla cellula. Come fanno a raggiungerlo? La natura ha fornito loro dei nanofili biologici.
Questi batteri sviluppano sottilissimi filamenti proteici, conduttivi come cavi microscopici, che collegano la cellula al terreno circostante. Gli elettroni viaggiano lungo questi ponti biologici per scaricarsi sui metalli, chiudendo il circuito e permettendo al batterio di “respirare”. Studiati a partire dagli anni Ottanta dal microbiologo Derek Lovley, questi organismi non solo trasferiscono corrente ai minerali, ma possono scambiarla tra loro creando vere e proprie comunità elettriche. È stato osservato un fenomeno chiamato trasferimento diretto interspecifico di elettroni: un dialogo sotterraneo fatto non di parole o segnali chimici, ma di pura corrente elettrica che passa da un microrganismo all’altro.
Questa scoperta ha aperto la strada a tecnologie reali e sostenibili, come le celle a combustibile microbiche. Si tratta di dispositivi in cui i batteri, colonizzando un elettrodo immerso in acque reflue o sedimenti organici, degradano i rifiuti e generano elettricità. Non parliamo di potenze enormi capaci di illuminare una città, ma di energia sufficiente, costante e gratuita per alimentare sensori ambientali, luci a LED o sistemi di monitoraggio in aree remote e irraggiungibili, sfruttando semplicemente il fango del fondale.
Ma il talento dei Geobacter va oltre la produzione di energia. Sono, infatti, dei potenti alleati nella bonifica ambientale. In diverse falde acquifere contaminate, questi batteri hanno dimostrato di poter interagire con metalli pesanti e radioattivi, come l’uranio. “Donando” elettroni all’uranio solubile (che si diffonde pericolosamente nell’acqua), lo trasformano in una forma insolubile che precipita e rimane bloccata nel suolo, impedendo che la contaminazione si espanda. È un esempio perfetto di come la biologia possa riparare i danni causati dall’uomo.
Ecco alcune curiosità scientifiche che rendono questi batteri unici:
- I loro “cavi” sono composti da proteine e molecole chiamate citocromi, una soluzione elegante con cui l’evoluzione ha reinventato il filo elettrico su scala nanometrica.
- In laboratorio, i Geobacter possono non solo produrre elettricità, ma anche “mangiarla”: se posti su un catodo (un elettrodo negativo), possono assorbire elettroni direttamente per alimentare il proprio metabolismo.
- Nuovi studi stanno utilizzando le proteine dei Geobacter per creare dispositivi in grado di generare elettricità sfruttando l’umidità dell’aria, aprendo la frontiera dell’elettronica biologica.
- Il loro studio è fondamentale per l’astrobiologia: se esiste vita nel sottosuolo di altri pianeti privi di ossigeno, potrebbe utilizzare meccanismi elettrici simili per sopravvivere.
La prossima volta che osservi una pozzanghera scura o un terreno fangoso, guarda oltre la superficie. Lì sotto c’è un mondo invisibile frenetico, una città microscopica cablata con fili viventi che trasforma la materia in energia. I Geobacter ci insegnano che il confine tra biologia ed elettronica è molto più sottile di quanto pensassimo e che, a volte, la soluzione per l’energia del futuro si nasconde proprio nel fango sotto i nostri piedi.
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