Znanstveniki ugotavljajo, da je na stotine črevesnih bakterij električnih
Nova raziskava odkriva presenetljivo dejstvo o številnih vrstah črevesnih bakterij: lahko proizvajajo elektriko.
Elektrogene bakterije so tiste, ki so sposobne proizvesti določeno količino električne energije.
Iz tega razloga nenehne raziskave preučujejo načine za uporabo teh mikroorganizmov za razvoj alternativnih, bolj trajnostnih baterijskim napravam.
Do zdaj so bile elektrogene bakterije najdene v dokaj specifičnih naravnih okoljih, kot so usedline različnih vodnih teles.
Ta okolja so običajno anaerobna, kar pomeni, da ne vsebujejo prostega kisika. Zdaj so raziskovalci s kalifornijske univerze Berkeley prvič ugotovili, da je sto različnih bakterij v človeškem črevesju tudi elektrogenih.
Sem spadajo številne vrste bakterij, od patogenih, ki lahko povzročajo bolezni, do probiotičnih bakterij, ki spodbujajo zdravje črevesja. Vendar te črevesne bakterije proizvajajo elektriko z drugačnim mehanizmom, kot ga uporabljajo znane elektrogene bakterije iz drugih okolij.
Raziskovalci, ki jih vodi prof. Dan Portnoy, o pomembnih odkritjih poročajo v študijskem članku, ki je objavljen v reviji Narava.
Presenetljivo odkritje
Profesor Portnoy in ekipa pojasnjujejo, da med njimi obstajajo nekatere vrste bakterij, ki proizvajajo elektriko Listeria monocytogenes (pogost krivec v primeru driske), Clostridium perfringens (ki povzroča gangreno) in Enterococcus faecalis (patogen, včasih pridobljen med bivanjem v bolnišnici).
Številne druge bakterije v črevesju, ki proizvajajo elektriko, pa so benigne. Nekateri od teh so probiotiki, opažajo raziskovalci, drugi pa, na primer Laktobacili sevi, imajo vlogo pri fermentaciji.
"Dejstvo, da je toliko hroščev, ki sodelujejo z ljudmi bodisi kot patogeni bodisi v probiotikih ali v naši mikrobioti ali sodelujejo pri fermentaciji človeških izdelkov, je elektrogenih - kar je bilo prej pogrešano."
Prof. Dan Portnoy
To, dodaja, "nam lahko pove veliko o tem, kako nas te bakterije okužijo, ali nam pomaga, da imamo zdravo črevesje."
Znanstveniki pričakujejo tudi, da je njihova nepričakovana ugotovitev lahko koristna tudi pri prihodnjih projektih, katerih namen je ustvariti mikrobne gorivne celice, inovativno strategijo za pridobivanje obnovljive energije.
Raziskovalci pojasnjujejo, da bakterije proizvajajo električno energijo kot del svojega metabolizma v procesu, ki ga primerjajo z dihanjem.
Medtem ko organizmi, kot so rastline in živali, ki živijo v okoljih, bogatih s kisikom, uporabljajo kisik za pomoč pri njihovi presnovi, morajo bakterije, ki prebivajo v anaerobnih okoljih, uporabljati druge kemične elemente.
Torej, bakterije, ki prebivajo na dnu jezer, med svojim kompleksnim presnovnim procesom običajno uporabljajo mineral, kot je železo ali mangan, s čimer proizvajajo električno energijo.
Črevesne bakterije: elektrogene, ker je "enostavno?"
Vendar pa se zdi, da imajo elektrogene bakterije v črevesju preprostejši postopek pridobivanja električne energije in uporabljajo organsko spojino, znano kot flavin, ki je derivat vitamina B-2.
"Zdi se, da celična struktura teh bakterij in z vitamini bogata ekološka niša, ki jo zasedajo, bistveno olajšata in stroškovno učinkoviteje preneseta elektrone iz celice," pojasnjuje avtor prve študije Sam Light.
"Tako," pravi, "mislimo, da običajno preučene bakterije, ki dihajo z minerali, uporabljajo zunajcelični prenos elektronov, ker je ključnega pomena za preživetje, medtem ko ga te novoodkrite bakterije uporabljajo, ker je" enostavno "."
V sodelovanju s strokovnjaki iz nacionalnega laboratorija Lawrence Berkeley na Kalifornijski univerzi so Light in sodelavci izvedli nadaljnje teste, da bi ugotovili, koliko električne energije lahko te črevesne bakterije proizvedejo.
Ugotovili so, da črevesne bakterije proizvajajo skoraj toliko električne energije kot druge elektrogene bakterije: do 100.000 elektronov na sekundo na celico.
Zlasti so bili presenečeni, ko so to ugotovili Lactobacillus - bakterijska veriga, ki igra vlogo pri fermentaciji in se uporablja za izdelavo sira, jogurta in kislega zelja - ima elektrogene lastnosti.
Zdaj se Light in sodelavci sprašujejo, ali so te lastnosti sploh pomembne za njihov okus Lactobacillus ustvarja v živilskih izdelkih, pridobljenih s fermentacijo.
"To je cel velik del fiziologije bakterij, za katere ljudje niso vedeli, da obstajajo," zaključuje Light, "in s katerimi bi lahko potencialno manipulirali."
