Kajian mencadangkan Bakteria Probiotik dan Superbugs Boleh Menghasilkan Elektrik

Para saintis telah menemui bahawa beratus-ratus spesies bakteria mampu menghasilkan tenaga elektrik dan boleh dengan baik memilih untuk membuat "bateri hidup."

Walaupun penyelidik tahu bahawa bakteria yang terdapat di persekitaran eksotik seperti lautan adalah elektrogenik, satu kajian baru yang diterbitkan dalam jurnal Alam menandakan saintis pertama kali menemui bakteria yang berinteraksi dengan manusia juga electrogenic.

Bakteria ini berkisar dari jenis yang menyebabkan cirit-birit kepada orang-orang yang menapai yogurt. Ramai yang mengisi usus manusia, dan memahami bagaimana bakteria ini dapat meningkatkan keupayaan menghasilkan elektrik boleh mendedahkan bagaimana mereka menjangkiti manusia - atau mengapa mereka membuat kita sihat.

Penulis bersama kajian dan University of California, rakan seperempat kandang Berkeley memberitahu Sam Light Songsang bahawa sepanjang 30 tahun yang lalu saintis telah menyedari bahawa bakteria yang hidup dalam persekitaran yang kaya dengan oksida mineral, seperti besi oksida dan oksida mangan, dapat bertahan hidup kerana proses yang dipanggil extracellular pemindahan elektron. Ini bermakna mereka menghasilkan elektrik sebagai sebahagian daripada metabolisme mereka, kata Light.

Sebab mengapa sesetengah bakteria menjana elektrik adalah serupa dengan mengapa kita menghidu oksigen: untuk menyokong pengeluaran tenaga. Di dalam tubuh manusia, elektron dipindahkan ke molekul oksigen dalam mitokondria di dalam setiap sel. Tetapi bakteria yang tinggal di usus kita tidak mempunyai akses kepada oksigen, jadi mereka telah berevolusi keupayaan untuk menggunakan alternatif. Dengan pemindahan elektron ekstraselular, mikrob ini boleh "bernafas" dengan memindahkan elektron tenaga tinggi di luar sel - dalam bentuk elektrik.

"Kami membuat penemuan bahawa patogen yang dilahirkan oleh makanan Listeria monocytogenes mempunyai keupayaan menghasilkan elektrik ini, "jelas Light. "Kami dapat mengenal pasti gen-gen yang bertanggungjawab untuk aktiviti elektrik ini, dan ternyata banyak bakteria lain mempunyai gen ini juga - bermakna mereka juga boleh membuat elektrik. Bakteria dengan gen ini termasuk patogen lain yang menyebabkan penyakit, probiotik, dan anggota biasa komuniti mikrob dalam usus kita, serta bakteria yang digunakan untuk penapaian makanan."

Pasukan mendapati bahawa, apabila ditanam dalam satu botol dengan elektrod, bakteria mencipta arus elektrik yang diukur pada 500 microamps. Ini bermakna bahawa elektrik yang mereka boleh buat di luar badan adalah 100,000 elektron per saat per sel.

"Saya tidak akan mengatakan bahawa mereka membuat elektrik di dalam badan kita," jelas Light. "Mereka hanya melakukan pernafasan di luar sel-sel mereka. Dalam erti kata lain, mereka mempunyai proses yang, di luar badan kita, boleh memilih untuk membuat elektrik."

Dan itu sangat menarik bagi saintis. Pada bulan Jun NASA menghantar bakteria penjanaan elektrik ke Stesen Angkasa Antarabangsa untuk melihat sama ada mikroba masih berfungsi sama di ruang angkasa. Jika mereka melakukannya, elektrik mereka boleh digunakan untuk projek kuasa misi. Angkatan Bersenjata AS juga menyokong kewangan bakteria elektrogenik dengan harapan bakteria akhirnya dapat digunakan untuk merawat air kumbahan. Pada tahun 2017, saintis dari University of California, Santa Barbara juga membuat jalan ke arah penciptaan "bateri hidup" dengan sel bahan bakar mikrob yang diubah suai secara kimia.

Oleh kerana bakterinya kurang oksigen melewati elektron keluar dari dinding sel sebagai cara hidup, jika dimanipulasi dengan betul, mereka dapat menyumbang kepada kelangsungan hidup kita dalam persekitaran yang sengit.