近日，我校与丹麦科学家合作的研究团队在微生物电磁感知领域取得重要进展，首次揭示了电缆细菌对外部电磁场的生物感应特性及其空间限域规律。该成果以观点（Perspective）论文形式发表于国际期刊《PNAS Nexus》，题为《Electromagnetic induction properties of filamentous bacteria in sediment》，为生物电磁学及环境科学交叉领域开辟了新方向。
地球表面生态系统中，微生物如何感知和响应空间电磁场一直是未解的科学难题。传统研究认为，微生物可能依赖胞外铁氧化物等附属结构与环境电磁场互动，但这一现象并非微生物固有内在属性的一部分。研究团队另辟蹊径，聚焦自然界中具有独特“导线”功能的电缆细菌（Cable Bacteria）。这类丝状细菌属于脱硫球杆菌科（Desulfobulbaceae），可在海底或淡水沉积物中形成长达数厘米的导电链式结构，并具备长距离电子传输能力。研究团队提出逆向猜想：若电缆细菌能主动传输电子，是否也能像金属导线一样感应外部电磁场？
通过设计非接触式空间变化电场实验和自制的传感器，研究团队首次观测到电缆细菌的电磁响应特性。实验显示，当外部变化电场施加时，沉积物表层的电缆细菌可产生镜像对称的正负感应电流（±1.20 mV），其变化规律与经典电磁感应现象完全一致。值得注意的是，该现象在海水环境的Candidatus Electrothrix和淡水沉积（湿地）环境的Ca. Electronema细菌中均普遍存在，但感应范围严格局限于水-沉积物界面以下0-12.5毫米区域。这一结果证实，电缆细菌的电磁感应源于其自身生理功能，而非传统认为的附属矿化物作用。
此项研究不仅为微生物电磁感知机制提供了首个直接证据，更拓展了生物电磁学的理论边界。论文通讯作者指出：“电缆细菌的‘生物导线’特性或将成为研究地球生态系统电磁信号网络的关键模型，未来有望应用于生物磁场导航、水体电磁泄漏监测等领域。”此外，这一发现为开发新型生物传感器、仿生电路及环境修复技术提供了全新思路，或将在生态学、环境科学与生物电子技术交叉领域引发连锁突破。
据悉，该研究历时三年完成，是国际合作推动前沿学科探索的又一典范。团队表示，下一步将深入解析电缆细菌电磁感应的分子机制，并探索其在地球化学循环中的潜在作用。
论文链接：https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgaf011
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