Naukowcy odkryli, że setki bakterii jelitowych są elektryczne
Nowe badania ujawniają zaskakujący fakt dotyczący wielu rodzajów bakterii jelitowych: mogą one wytwarzać energię elektryczną.
Bakterie elektrogenne to takie, które są w stanie wytworzyć określoną ilość energii elektrycznej.
Z tego powodu trwające badania szukają sposobów wykorzystania tych mikroorganizmów do opracowania alternatywnych, bardziej zrównoważonych urządzeń podobnych do baterii.
Jak dotąd bakterie elektrogenne znajdowano w dość specyficznych środowiskach naturalnych, takich jak osady różnych zbiorników wodnych.
Te środowiska są zwykle beztlenowe, co oznacza, że nie zawierają wolnego tlenu. Teraz, po raz pierwszy, naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley odkryli, że setki różnych bakterii w ludzkich jelitach są również elektrogenne.
Obejmuje to wiele rodzajów bakterii, od patogennych, które są zdolne do wywoływania chorób, po bakterie probiotyczne, które promują zdrowie jelit. Jednak te bakterie jelitowe wytwarzają energię elektryczną przy użyciu innego mechanizmu niż ten używany przez znane bakterie elektrogenne z innych środowisk.
Naukowcy - pod kierunkiem prof. Dana Portnoya - donoszą o swoim ważnym odkryciu w artykule badawczym, który ukazuje się w czasopiśmie Natura.
Zaskakujące odkrycie
Prof. Portnoy i zespół wyjaśniają, że niektóre z pasm bakterii wytwarzających energię elektryczną, które teraz zidentyfikowali, obejmują Listeria monocytogenes (częsty sprawca biegunki), Clostridium perfringens (co powoduje gangrenę) i Enterococcus faecalis (patogen czasami nabywany podczas pobytów w szpitalu).
Jednak wiele innych bakterii wytwarzających energię elektryczną w jelitach jest łagodnych. Niektóre z nich to probiotyki, obserwują naukowcy, podczas gdy inne, takie jak Lactobacilli szczepy odgrywają rolę w fermentacji.
„Fakt, że tak wiele owadów, które wchodzą w interakcje z ludźmi, jako patogeny, probiotyki, nasza mikroflora lub biorące udział w fermentacji produktów ludzkich, jest elektrogennych - czego wcześniej brakowało”.
Prof. Dan Portnoy
Dodaje, że to „może nam wiele powiedzieć o tym, jak te bakterie nas zakażają lub pomagają nam mieć zdrowe jelita”.
Naukowcy spodziewają się również, że ich nieoczekiwane odkrycie może być również pomocne w przyszłych projektach, których celem jest stworzenie mikrobiologicznego ogniwa paliwowego, innowacyjnej strategii wytwarzania energii odnawialnej.
Naukowcy wyjaśniają, że bakterie wytwarzają energię elektryczną w ramach swojego metabolizmu, w procesie porównywalnym do oddychania.
Jednak podczas gdy organizmy, takie jak rośliny i zwierzęta, które żyją w środowiskach bogatych w tlen, wykorzystują tlen do wspomagania metabolizmu, bakterie zamieszkujące środowiska beztlenowe muszą wykorzystywać inne pierwiastki chemiczne.
Tak więc bakterie zamieszkujące dno jezior zwykle wykorzystują minerały, takie jak żelazo lub mangan, podczas swojego złożonego procesu metabolicznego, wytwarzając w ten sposób energię elektryczną.
Bakterie jelitowe: elektrogenne, bo to „łatwe?”
Jednak bakterie elektrogenne znajdujące się w jelitach wydają się mieć prostszy proces wytwarzania energii elektrycznej i wykorzystują związek organiczny zwany flawiną, który jest pochodną witaminy B-2.
„Wydaje się, że struktura komórkowa tych bakterii i bogata w witaminy nisza ekologiczna, którą zajmują, znacznie ułatwiają i są tańsze w przenoszeniu elektronów z komórki” - wyjaśnia autor pierwszego badania, Sam Light.
„W związku z tym”, mówi, „uważamy, że konwencjonalnie badane bakterie oddychające przez minerały wykorzystują pozakomórkowy transfer elektronów, ponieważ ma to kluczowe znaczenie dla przeżycia, podczas gdy te nowo zidentyfikowane bakterie używają go, ponieważ jest to„ łatwe ”.
We współpracy z ekspertami z Lawrence Berkeley National Laboratory na Uniwersytecie Kalifornijskim Light i współpracownicy przeprowadzili dalsze testy, aby sprawdzić, ile energii elektrycznej są w stanie wytworzyć te bakterie jelitowe.
Odkryli, że bakterie jelitowe wytwarzają prawie tyle samo energii elektrycznej, co inne bakterie elektrogenne: do 100 000 elektronów na sekundę na komórkę.
W szczególności byli zaskoczeni, że to odkryli Lactobacillus - nici bakteryjne, które odgrywają rolę w fermentacji i są używane do produkcji serów, jogurtów i kapusty kiszonej - mają właściwości elektrogenne.
Teraz Light i współpracownicy zastanawiają się, czy te właściwości są w ogóle istotne dla tego smaku Lactobacillus tworzy w produktach spożywczych otrzymanych w wyniku fermentacji.
„To cała duża część fizjologii bakterii, o istnieniu której ludzie nie zdawali sobie sprawy” - podsumowuje Light - „i którą można potencjalnie manipulować”.
