Studie navrhuje probiotické bakterie a superbugy, které mohou produkovat elektřinu

Vědci zjistili, že stovky bakteriálních druhů jsou schopny produkovat elektřinu a mohly by být velmi dobře kooptovány na vytvoření „živých baterií“.

Zatímco vědci věděli, že bakterie nalezené v exotickém prostředí, jako je dno oceánu, jsou elektrogenní, nová studie publikovaná v časopise Příroda označuje, že vědci poprvé objevili nekryté bakterie, které interagují s lidmi taky elektrogenní.

Tyto bakterie sahají od druhu, který způsobuje průjem těm, kteří kvasí jogurt. Mnozí zaplňují lidskou střevu a pochopení toho, jak tyto bakterie vyvíjejí schopnosti produkovat elektřinu, může odhalit, jak infikují lidi - nebo proč nás udržují zdravé.

Studuje spoluautora a University of California, postdoktorand Berkeleyho kolegu Sama Lighta Inverzní že v posledních 30 letech si vědci stále více uvědomují, že bakterie, které žijí v prostředí bohatém na minerální oxidy, jako je oxid železitý a oxid manganičitý, jsou schopny přežít díky procesu zvanému extracelulární přenos elektronů. To znamená, že produkují elektřinu jako součást svého metabolismu, říká Light.

Důvod, proč některé bakterie produkují elektřinu, je podobný tomu, proč dýcháme kyslík: na podporu výroby energie. V lidském těle jsou elektrony přeneseny do molekul kyslíku v mitochondriích uvnitř každé buňky. Ale bakterie žijící v našem střevě nemají přístup k kyslíku, takže se vyvinuly možnosti použití alternativ. S extracelulárním přenosem elektronů mohou tyto mikroby „dýchat“ pohybem elektronů s vysokou energií mimo buňku - ve formě elektřiny.

„Zjistili jsme, že patogen z potravin Listeria monocytogenes má tuto schopnost vyrábět elektřinu, “vysvětluje Light. „Byli jsme schopni identifikovat geny, které byly zodpovědné za tuto elektrickou aktivitu, a ukázalo se, že i mnoho dalších bakterií má tyto geny - což znamená, že mohou také vyrábět elektřinu. Bakterie s těmito geny zahrnují další patogeny, které způsobují onemocnění, probiotika a normální členy mikrobiální komunity v našem střevě, stejně jako bakterie používané pro fermentaci potravin.

Tým zjistil, že když rostou v baňce s elektrodami, bakterie vytvořily elektrický proud měřený na 500 mikrometrech. To znamená, že elektřina, kterou mohou vyrobit mimo tělo, je 100 000 elektronů za sekundu na buňku.

„Neřekl bych, že vyrábějí elektřinu uvnitř našich těl,“ vysvětluje Light. „Oni prostě provádějí dýchání mimo své buňky. Jinými slovy, mají proces, který může být mimo naše tělo kooptován za účelem výroby elektřiny. “

A to je velký zájem vědců. V červnu vyslala NASA do Mezinárodní kosmické stanice bakterie vyrábějící elektřinu, aby zjistila, zda mikroby ve vesmíru fungují stejně. Pokud tak učiní, jejich elektřina by mohla být potenciálně využita k napájení projektů mise. Ozbrojené síly USA také finančně podporují studium elektrogenních bakterií s nadějí, že bakterie mohou být nakonec použity pro úpravu odpadních vod. V roce 2017 se vědci z University of California, Santa Barbara, také vydali směrem k vytvoření „živé baterie“ s chemicky modifikovaným mikrobiálním palivovým článkem.

Protože bakterie bez kyslíku přecházejí elektrony ze svých buněčných stěn jako prostředek přežití, pokud jsou manipulovány správně, mohou přispět také k našemu přežití v intenzivním prostředí.