Studie foreslår probiotiske bakterier og superbugs kan producere elektricitet

Forskere har opdaget, at hundredvis af bakteriearter er i stand til at producere elektricitet og kunne meget vel blive co-optaget til at skabe "levende batterier."

Mens forskere har kendt, at bakterier, der findes i eksotiske omgivelser som havbunden, er elektrogeneriske, er en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Natur markerer første gang forskere har afdækket bakterier, der interagerer med mennesker er også elektrogen.

Disse bakterier spænder fra den slags, der forårsager diarré til dem, der fermenterer yoghurt. Mange fylder den menneskelige tarm og forstå, hvordan disse bakterier udvikler elproducerende evner, kan afsløre, hvordan de smitter mennesker - eller hvorfor de holder os sunde.

Studie medforfatter og University of California, fortæller Berkeley postdoktor Sam Light Inverse at forskere i løbet af de sidste 30 år i stigende grad har indset, at bakterier, der lever i miljøer, der er rige på mineraloxider, som jernoxid og manganoxid, er i stand til at overleve på grund af en proces kaldet ekstracellulære elektronoverførsel. Det betyder, at de producerer elektricitet som en del af deres metabolisme, siger Light.

Grunden til, at nogle bakterier genererer elektricitet, svarer til, hvorfor vi indånder ilt: for at understøtte energiproduktionen. I menneskekroppen overføres elektroner til oxygenmolekyler i mitokondrierne inde i hver celle. Men bakterier der lever i vores tarmen har ikke adgang til ilt, så de har udviklet evnen til at bruge alternativer. Med ekstracellulær elektronoverførsel kan disse mikrober "trække vejret" ved at flytte høje energielektroner uden for cellen - i form af elektricitet.

"Vi fandt opdagelsen at det fødevarebårne patogen Listeria monocytogenes har denne elproducerende evne, "forklarer Light. "Vi kunne identificere de gener, der var ansvarlige for denne elektriske aktivitet, og det viser sig, at mange andre bakterier også besidder disse gener - hvilket betyder at de også kan lave elektricitet. Bakterier med disse gener omfatter andre patogener, der forårsager sygdomme, probiotika og normale medlemmer af det mikrobielle samfund i vores tarme, samt bakterier, der anvendes til madgæring."

Holdet opdagede, at bakterierne, da de blev dyrket i en kolbe med elektroder, skabte en elektrisk strøm målt til 500 mikroamer. Det betyder, at den elektricitet, de kan lave uden for kroppen, er 100.000 elektroner pr. Sekund pr. Celle.

"Jeg ville ikke sige, at de laver elektricitet i vores kroppe," uddyber Lys. "De udfører simpelthen respiration uden for deres celler. Med andre ord har de en proces, der uden for vores krop kan samordnes for at skabe elektricitet."

Og det er af stor interesse for forskere. I juni sendte NASA op elektricitetsgenererende bakterier til den internationale rumstation for at se om mikroberne stadig arbejder det samme i rummet. Hvis de gør det, kan deres elektricitet potentielt bruges til at drive missionprojekter. De amerikanske væbnede styrker yder også økonomisk støtte til undersøgelser af elektrogeneriske bakterier med håb om, at bakterierne i sidste ende kan bruges til behandling af spildevand. I 2017 lavede forskere fra University of California, Santa Barbara også vej mod oprettelsen af ​​et "levende batteri" med en kemisk modificeret mikrobiel brændselscelle.

Fordi iltfri bakterier sender elektroner ud af deres celler vægge som et middel til overlevelse, hvis de manipuleres rigtigt, kan de også bidrage til vores overlevelse i intense miljøer.