Štúdia navrhuje, aby probiotické baktérie a Superbugs mohli produkovať elektrinu

Vedci zistili, že stovky bakteriálnych druhov sú schopné produkovať elektrinu a mohli by sa veľmi dobre spolupracovať na vytváraní „živých batérií“.

Kým vedci vedia, že baktérie nachádzajúce sa v exotickom prostredí, ako je dno oceánu, sú elektrogénne, nová štúdia publikovaná v časopise príroda znamená, že vedci majú odkryté baktérie v interakcii s ľuďmi tiež elektrogenní.

Tieto baktérie siahajú od druhu, ktorý spôsobuje hnačku tým, ktorí kvasia jogurt. Mnohí zaplňujú črevá človeka a pochopenie toho, ako tieto baktérie vyvíjajú schopnosť produkovať elektrinu, môže odhaliť, ako infikujú ľudí - alebo prečo nás udržujú zdravých.

Štúdia spoluautor a Kalifornská univerzita, postgraduálny doktor Berkeley Sam Light rozpráva obrátený že v priebehu posledných 30 rokov si vedci stále viac uvedomujú, že baktérie, ktoré žijú v prostrediach bohatých na minerálne oxidy, ako je oxid železitý a oxid manganičitý, sú schopné prežiť vďaka procesu nazývanému extracelulárnej prenos elektrónov. To znamená, že produkujú elektrinu ako súčasť svojho metabolizmu, hovorí Light.

Dôvod, prečo niektoré baktérie vytvárajú elektrinu, je podobný tomu, prečo dýchame kyslík: na podporu výroby energie. V ľudskom tele sa elektróny prenášajú na molekuly kyslíka v mitochondriách v každej bunke. Ale baktérie žijúce v našom čreve nemajú prístup k kyslíku, takže sa vyvinuli schopnosť používať alternatívy. Pri extracelulárnom prenose elektrónov môžu tieto mikróby „dýchať“ pohybom elektrónov s vysokou energiou mimo bunky - vo forme elektriny.

„Urobili sme objav, že patogén z potravín Listeria monocytogenes má túto schopnosť vyrábať elektrinu, “vysvetľuje Light. „Boli sme schopní identifikovať gény, ktoré boli zodpovedné za túto elektrickú aktivitu, a ukázalo sa, že aj mnohé iné baktérie majú tieto gény - čo znamená, že môžu tiež vyrábať elektrinu. Baktérie s týmito génmi zahŕňajú ďalšie patogény, ktoré spôsobujú ochorenia, probiotiká a normálnych členov mikrobiálnej komunity v našom čreve, ako aj baktérie používané na fermentáciu potravín. “

Tím zistil, že pri pestovaní v banke s elektródami baktérie vytvorili elektrický prúd meraný pri 500 mikrogramoch. To znamená, že elektrina, ktorú môžu vyrobiť mimo tela, je 100 000 elektrónov za sekundu na bunku.

„Nepovedal by som, že vyrábajú elektrinu vo vnútri našich tiel,“ rozpráva Light. „Jednoducho vykonávajú dýchanie mimo svojich buniek. Inými slovami, majú proces, ktorý môže byť mimo nášho tela kooptovaný na vytvorenie elektriny. “

A to je pre vedcov obrovský záujem. V júni vyslala NASA na medzinárodnú vesmírnu stanicu baktérie generujúce elektrinu, aby zistila, či mikróby stále fungujú rovnako. Ak áno, ich elektrina by mohla byť potenciálne využitá na výkon misijných projektov. Ozbrojené sily USA tiež finančne podporujú štúdie elektrogénnych baktérií s nádejou, že baktérie môžu byť nakoniec použité na úpravu odpadovej vody. V roku 2017 sa vedci z University of California, Santa Barbara, tiež vydali smerom k vytvoreniu „živej batérie“ s chemicky modifikovaným mikrobiálnym palivovým článkom.

Vzhľadom k tomu, že baktérie bez kyslíka prechádzajú elektronami zo svojich bunkových stien ako prostriedok na prežitie, ak by boli manipulované správne, mohli by prispieť aj k prežitiu aj v intenzívnom prostredí.