Študija predlaga probiotične bakterije in superbugi lahko proizvajajo elektriko

Znanstveniki so odkrili, da je na stotine bakterijskih vrst sposobnih proizvajati elektriko in bi jih lahko zelo dobro izkoristili za ustvarjanje "življenjskih baterij".

Medtem ko so raziskovalci vedeli, da so bakterije, najdene v eksotičnih okoljih, kot je oceansko dno, elektrogenske, je bila objavljena nova študija Narava prvič so znanstveniki odkrili, da so bakterije v stiku z ljudmi prav tako elektrogen.

Te bakterije segajo od vrste, ki povzroča drisko do tistih, ki fermentirajo jogurt. Mnogi zapolnijo človeško črevo in razumevanje, kako te bakterije razvijajo zmogljivosti za proizvodnjo električne energije, lahko razkrije, kako okužijo ljudi - ali zakaj nas ohranjajo zdrave.

Soustvarjalec študije in Univerza v Kaliforniji, podoktorski sodelavec Berkeley Sam Light Inverse da so se v zadnjih 30 letih znanstveniki vse bolj zavedali, da bakterije, ki živijo v okoljih, bogatih z mineralnimi oksidi, kot so železov oksid in manganov oksid, lahko preživijo zaradi procesa, imenovanega zunajcelične prenos elektrona. To pomeni, da proizvajajo elektriko kot del njihove presnove, pravi Light.

Razlog, zakaj nekatere bakterije proizvajajo elektriko, je podoben temu, zakaj dihamo kisik: za podporo proizvodnji energije. V človeškem telesu se elektroni prenesejo v molekule kisika v mitohondrijih v vsaki celici. Ampak bakterije, ki živijo v našem črevesju, nimajo dostopa do kisika, zato so razvile sposobnost uporabe alternativ. Z izvenceličnim prenosom elektronov lahko ti mikrobi "dihajo" s premikanjem visokoenergijskih elektronov zunaj celice - v obliki elektrike.

»Odkrili smo, da je patogen, ki se prenaša s hrano Listeria monocytogenes ima to sposobnost za proizvodnjo električne energije, «pojasnjuje Light. »Opredelili smo gene, ki so bili odgovorni za to električno aktivnost, in izkaže se, da tudi mnoge druge bakterije posedujejo te gene - kar pomeni, da lahko proizvajajo tudi elektriko. Bakterije s temi geni vključujejo druge patogene, ki povzročajo bolezni, probiotike in normalne člane mikrobne skupnosti v našem črevesju, kot tudi bakterije, ki se uporabljajo za fermentacijo hrane.

Skupina je ugotovila, da so bakterije pri gojenju v bučki z elektrodami ustvarile električni tok, izmerjen pri 500 mikroampih. To pomeni, da je električna energija, ki jo lahko proizvedejo zunaj telesa, 100.000 elektronov na sekundo na celico.

"Ne bi rekel, da proizvajajo elektriko v naših telesih," razlaga Svetloba. »Preprosto opravljajo dihanje zunaj svojih celic. Z drugimi besedami, imajo proces, ki se lahko zunaj našega telesa kooptira za ustvarjanje električne energije."

In to je zelo zanimivo za znanstvenike. V juniju je NASA poslala bakterije, ki proizvajajo elektriko, na Mednarodno vesoljsko postajo, da bi ugotovila, ali mikrobi še vedno delujejo enako v prostoru. Če bi to storili, bi se njihova električna energija lahko porabila za napajanje projektov misije. Oborožene sile ZDA finančno podpirajo tudi študije elektrogenskih bakterij z upanjem, da se bakterije lahko uporabijo za obdelavo odpadne vode. Leta 2017 so znanstveniki s Kalifornijske univerze v Santa Barbari prav tako ustvarili "živo baterijo" s kemično modificirano mikrobno gorivno celico.

Ker bakterije brez kisika prenašajo elektrone iz svojih celičnih sten kot sredstvo za preživetje, če bi bile manipulirane, bi lahko prispevale tudi k preživetju v intenzivnih okoljih.