本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
人们通常认为电是非常人性的事物。自然界中的动物和植物可能具有非凡的工程能力，但仍有一些发展是人类独有的；火、轮子和电。
另一方面，对于细菌来说，将电子推入细小的电缆只是一种在充满可利用生态位的世界中生存、呼吸和交流的方式。
带电细菌
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呼吸作用是所有生物体获取能量的过程。糖等食物来源在生物体内被分解以产生电子，电子通过一系列反应，然后被交给最终电子受体，在几乎所有多细胞生物中，最终电子受体都是氧气。即使植物也使用氧气作为最终电子受体来产生能量，它们吸收的二氧化碳用于一个称为光合作用的独立过程，该过程产生糖。
氧气大约在24亿年前首次大量进入大气层，因此在那之前，生物体必须依靠其他电子受体来产生能量，例如硫或氮。事实上，如今许多细菌仍然使用硫或氮源，而不是所有这些新式的氧气。
有些细菌甚至更奇怪。当通常生活在土壤中的地杆菌属物种在缺氧条件下生长时，它们开始生长出从细胞表面延伸出来的小毛发或菌毛。这些小毛发会附着在任何可用的铁源（化学家认为的FeIII）上并将电子倾倒到上面。在某种意义上，它们是在对着岩石呼吸。下面的参考文献 1 中有一些精彩的电子显微镜照片，供那些可以突破付费墙的人观看。对于那些无法突破付费墙的人，这里有一个摘要
这意味着您有大量的电子流过一根细小的电缆，对此有一个词：电流。菌毛充当纳米线，将电子转移到周围的铁中。这也符合历史细节，在氧气加入大气之前，有很多可溶性铁漂浮在那里，电子可以捐赠给它。一旦氧气爆发到世界上，它就开始与铁反应，一切都生锈了，这导致了所有铁矿床的沉积，这些铁矿床后来在工业革命中被挖掘出来。
用导线交谈
情况变得更好了。这些微小的细菌电线电缆不仅附着在周围的岩石上，它们还相互附着，在细菌之间产生流动的电荷。对生活在海底泥浆中的海洋细菌（参考文献 2）所做的工作表明，电流正在通过泥浆层传播。底层细菌正在产生能量，然后将它们的电子向上输送到顶层，在那里电子被释放以与氧气反应（因为泥浆中没有太多氧气）。电子被发现传播了 12 毫米的距离，这对人类来说不算什么，但对细菌来说是 10,000 个体长。尽管研究人员尚未设法捕捉到这些微小电缆的照片，但在其他细菌物种中纳米线的存在和使用使这成为解释通过系统电子流的最可能原因。
海洋泥浆细菌中的电路纯粹是为了能量产生而形成的，但推测该系统在通信中可能发挥多大作用是很有趣的。在某种程度上，即使是能量转移菌毛也是通信的重要组成部分。细菌将电子传递给您（“您”是同类细菌）意味着，“这里没有氧气（或任何电子受体），传递下去”，而细菌从您谨慎搜索的菌毛中接受电子则表示“我可以感觉到氧气”或“我在岩石旁边！”通过电流进行通信也相对快速，并且与释放化学信号不同，它将通信与重要的呼吸过程结合在一起。
至于火和轮子？如果细菌还没有拥有它们，我不禁认为这只是时间问题...
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Reguera, G., McCarthy, K., Mehta, T., Nicoll, J., Tuominen, M., & Lovley, D. (2005). 通过微生物纳米线进行细胞外电子转移 《自然》, 435 (7045), 1098-1101 DOI: 10.1038/nature03661
Nielsen, L., Risgaard-Petersen, N., Fossing, H., Christensen, P., & Sayama, M. (2010). 电流耦合海洋沉积物中空间分离的生物地球化学过程 《自然》, 463 (7284), 1071-1074 DOI: 10.1038/nature08790
Nealson, K. (2010). 地球微生物学：沉积物反应违背教条 《自然》, 463 (7284), 1033-1034 DOI: 10.1038/4631033a