Дослідження пропонує пробіотичних бактерій і Superbugs може виробляти електроенергію

Вчені виявили, що сотні бактеріальних видів здатні виробляти електроенергію і цілком можуть бути кооптованими для створення «живих батарей».

У той час як дослідники знають, що бактерії, знайдені в екзотичних середовищах, як океанське дно, є електрогенними Природа знаменує перший раз, коли вчені виявили бактерії, що взаємодіють з людьми також електрогенний.

Ці бактерії варіюються від сорту, який викликає діарею до тих, які ферментують йогурт. Багато хто наповнює людський кишечник, і розуміння того, як ці бактерії розвивають здатність виробляти електроенергію, може виявити, як вони інфікують людей - або чому вони зберігають нас здоровими.

Дослідження співавтором і Каліфорнійським університетом Берклі повідомляє постдокторант Сем Світло Обернено що протягом останніх 30 років вчені все більше усвідомлювали, що бактерії, які живуть у середовищах, багатих мінеральними оксидами, як оксид заліза та оксид марганцю, здатні вижити через процес, який називається позаклітинний перенесення електронів. Це означає, що вони виробляють електроенергію як частину свого метаболізму.

Причина, чому деякі бактерії виробляють електроенергію, аналогічна тому, чому ми вдихаємо кисень: для підтримки виробництва енергії. У людському тілі електрони передаються молекулам кисню в мітохондріях всередині кожної клітини. Але бактерії, які живуть у нашій кишці, не мають доступу до кисню, тому вони розвинули здатність використовувати альтернативи. За допомогою позаклітинного переносу електронів ці мікроби можуть «дихати», переміщуючи електрони високої енергії за межами клітини - у вигляді електрики.

“Ми зробили відкриття, що харчовий патоген Listeria monocytogenes має таку здатність виробляти електроенергію, - пояснює Світло. «Ми змогли ідентифікувати гени, які були відповідальними за цю електричну активність, і виявляється, що багато інших бактерій також мають ці гени - це означає, що вони також можуть виробляти електрику. Бактерії з цими генами включають інші патогени, які викликають захворювання, пробіотики і нормальних членів мікробного співтовариства в нашому кишечнику, а також бактерії, що використовуються для ферментації їжі.

Команда виявила, що, вирощені в колбі з електродами, бактерії створили електричний струм, виміряний на 500 мікроампер. Це означає, що електроенергія, яку вони можуть зробити за межами тіла, становить 100000 електронів в секунду на клітинку.

"Я б не сказав, що вони роблять електрику всередині наших тіл", - розробляє Світло. - Вони просто виконують дихання поза клітинами. Іншими словами, у них є процес, який, поза нашим тілом, може бути кооптований для створення електрики ».

І це дуже цікаво для вчених. У червні NASA направила до Міжнародної космічної станції бактерії, що виробляють електроенергію, щоб дізнатися, чи працюють мікроби в космосі. Якщо це станеться, їх електроенергія потенційно може бути використана для енергетичних проектів місії. Збройні сили США також фінансують дослідження електрогенних бактерій, сподіваючись, що бактерії можуть бути використані для очищення стічних вод. У 2017 році вчені з Університету Каліфорнії, Санта-Барбара також зробили шлях до створення «живої батареї» з хімічно модифікованим мікробним паливним елементом.

Оскільки бактерії, які не містять кисню, пропускають електрони зі своїх клітинних стінок як засіб виживання, якщо маніпулювати правильно, вони можуть сприяти нашому виживанню і в інтенсивних середовищах.