Batteri che stanno reinventando l’elettricità. Fili che trasportano energia

  Nel silenzio dei fondali fangosi, dove la luce non penetra e l’ossigeno scarseggia, si muovono minuscoli organismi con una missione sorprendente: trasportare elettricità. Non si tratta di fantascienza, ma di una scoperta scientifica che sta rivoluzionando il modo in cui pensiamo ai materiali conduttivi e alla bioelettronica. I protagonisti? I cosiddetti batteri dei cavi, microrganismi filamentosi capaci di costruire veri e propri fili elettrici biologici sono stati scoperti nel porto di Aarhus (Danimarca), dal team dell’elettromicrobiologo Lars Peter Nielsen dell'Università di Aarhus (Danimarca). Da allora, sono stati rintracciati in sedimenti di laghi, fiumi e oceani in tutto il mondo. Vivono in ambienti anaerobici, dove l’ossigeno è disponibile solo negli strati superiori del sedimento, mentre le loro fonti di energia (composti ricchi di zolfo, come l’idrogeno solforato) si trovano in profondità.

Per sopravvivere, devono compiere una vera impresa biochimica: trasferire elettroni dal fondo fangoso fino alla superficie, dove l’ossigeno può accettarli. Il processo, noto come respirazione extracellulare, permette ai batteri di ottenere energia sfruttando la differenza di potenziale tra due ambienti chimici.

La soluzione evolutiva è tanto elegante quanto efficace. I batteri si moltiplicano formando lunghi filamenti, estendendosi nel fango come cavi biologici. Ogni filamento è composto da migliaia di cellule che condividono una membrana esterna, comportandosi come un unico superorganismo. Alcuni filamenti raggiungono i 5 centimetri di lunghezza e possono contenere fino a 25.000 batteri. In un solo metro quadrato di sedimento, si stima la presenza di oltre 20.000 chilometri di questi “fili viventi”.

Per anni, la struttura interna di questi filamenti è rimasta un mistero. Utilizzando microscopia elettronica e spettroscopia a raggi X, i ricercatori hanno scoperto che i batteri costruiscono minuscole piastre di nichel legate a composti organici ricchi di zolfo. Queste piastre vengono impilate e intrecciate in fasci di nanonastri conduttivi, simili ai cavi di rame usati nell’elettronica domestica.

La struttura risultante è flessibile, altamente conduttiva e sorprendentemente efficiente: i nanonastri batterici sono 100 volte più conduttivi delle versioni sintetiche prodotte in laboratorio.

Questa scoperta rappresenta il primo esempio noto di struttura metallo-organica prodotta biologicamente. I materiali metallo-organici (MOF) sono una classe di composti porosi che affascinano da anni i chimici per la loro capacità di intrappolare molecole, stoccare gas o catturare CO?. Il fatto che un organismo vivente possa sintetizzarli in modo naturale apre scenari inediti per la bioingegneria e la sostenibilità.

Le implicazioni sono vastissime. I conduttori batterici potrebbero essere utilizzati per creare circuiti flessibili e biocompatibili, sensori chimici impiantabili o dispositivi capaci di raccogliere elettricità dall’umidità dell’aria. 

In un mondo che cerca alternative sostenibili ai metalli rari e ai processi industriali energivori, la bioelettronica batterica potrebbe offrire una via rivoluzionaria.

Oltre alla tecnologia, questi batteri stanno già modificando il loro ambiente. I filamenti promuovono la migrazione degli ioni, stimolano la formazione di minerali e influenzano il ciclo dei nutrienti nei sedimenti. In pratica, ristrutturano il paesaggio chimico del fondale, con effetti ecologici ancora da esplorare.

La scoperta dei batteri dei cavi e delle loro strutture metallo-organiche ci ricorda che la natura è il più sofisticato dei laboratori. In ambienti ostili e invisibili, evoluzioni millenarie hanno prodotto soluzioni che superano le nostre tecnologie. 

(Articolo pubblicato sul quotidiano LaRagione del 18 Novembre 2025)