როცა მიკრობიოლოგი ჯარედ ლედბეტერი რამდენიმეთვიანი მივლინების შემდეგ ოფისში დაბრუნდა, აღმოაჩინა, რომ კრემისფერის მანგანუმის კარბონატი (MnCO3), რომელიც წყალში ჰქონდა ჩატოვებული, მთლიანად გაშავებული იყო. ეს ნიშნავს, რომ კარბონატს რაღაც ელექტრონები წაერთვა.

"გავიფიქრე, ეს რაღაა?", — ამბობს ლედბეტერი, რომელიც ამჟამად კალტექში მუშაობს. შავი ნივთიერება მანგანუმის ოქსიდი იყო — ნაერთი, რომელიც მაშინ მიიღება, როცა მანგანუმის იონები ელექტრონებს კარგავენ და ოქსიდაციას განიცდიან.

ეს რეაქცია რაღაცამ წამოიწყო და მეცნიერმაც ელექტრონების ქურდის დადგენა დაისახა მიზნად.

ლედბეტერმა მალევე იეჭვია, რომ ოქსიდაცია სპეციალურმა მეტალისმჭამელმა მიკრობებმა მოახდინეს, რომელთა არსებობა აქამდე ნავარაუდები იყო, თუმცა არავის დაუსაბუთებია.

მკვლევრებმა ექსპერიმენტის გამეორება გადაწყვიტეს. ერთ შემთხვევაში MnCO3-იან ჭურჭელს ცხელი ორთქლით სტერილიზაცია გაუკეთეს, მეორე შემთხვევაში კი ხელუხლებლად დატოვეს. სტერილურმა MnCO3-იანმა ჭურჭელმა ფერი ერთი წლის შემდეგაც კი არ იცვალა, ხოლო არასტერილური MnCO3 გაშავდა.

გაშავებული მანგანუმის კარბონატიდან მეცნიერებმა ნაცხები აიღეს და ბაქტერიული კულტურა გააშენეს, სადაც 70 სახეობამდე ბაქტერია იყო. თუმცა ყველა მათგანი მანგანუმს ვერ "შეჭამდა". გამორიცხვის მეთოდით ბოლოს მხოლოდ ორი ეჭვმიტანილი დარჩა.

მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ოქსიდაციაზე პასუხისმგებელი ორი ბაქტერია იყო Nitrospirae და ბეტაპროტობაქტერიუმი. იმის გასაგებად, თუ რატომ იპარავდნენ ეს ბაქტერიები ელექტრონებს, მეცნიერებმა მანგანუმი ნახშირბად 13-ით მონიშნეს.

ეს უკანასკნელი ნახშირბატის რადიოაქტიური იზოტოპია, რომელიც ერთგვარ ნიშნულად გამოიყენება, რათა რაიმეს ამოცნობა მოგვიანებით მარტივი იყოს. აღმოჩნდა, რომ ბაქტერიები მანგანუმს პირდაპირი გაგებით ჭამენ.

ეს ნიშნავს, რომ ზემოხსენებული ბაქტერიები ავტოტროფები არიან: ისინი ენერგიის წყაროდან საკვებს წარმოქმნიან. მანგანუმის ელექტრონების გამოყენებით ეს უჯრდები ნახშირორჟანგს ნახშირბადად გარდაქმნიან.

ენერგიის წყაროდან ორგანული ნაერთების წარმოქმნას ბიოლოგები ქემოსინთეზს უწოდებენ. ეს ხშირი ფენომენია, თუმცა მანგანუმის ამგვარი გამოყენება სრულიად ახალია.

"ეს არის პირველი ბაქტერია, რომელიც მანგანუმს საწვავის წყაროდ იყენებს", — ამბობს ლედბეტერი.

ამ აღმოჩენამ მეცნიერები საინტერესო გაცნობიერებამდე მიიყვანა. ბევრგან მანგანუმის ოქსიდები იდუმალ გარემოებებში იჩენს თავს. ირიგაციის და წყალმომარაგების სისტემაში წარმოქმნილი ეს ოქსიდი წყლის მიწოდების შეფერხებას იწვევს.

მანგანუმის ელექტრონის ქურდი ბაქტერიების აღმოჩენა, როგორც ჩანს, ამ ფენომენს კარგად ხსნის და ამ ბიოლოგიურად საკმაოდ მნიშვნელოვან ნაერთზე მეტს გვეუბნება.

კვლევა Nature-ში გამოქვეყნდა.