Nový výzkum odhaluje překvapivou skutečnost o mnoha druzích střevních bakterií: mohou generovat elektřinu.
Elektrogenní bakterie jsou ty, které jsou schopné produkovat určité množství elektřiny.
Z tohoto důvodu probíhající výzkum zkoumá způsoby, jak tyto mikroorganismy využít k vývoji alternativních a udržitelnějších zařízení podobných bateriím.
Dosud byly elektrogenní bakterie nalezeny v poměrně specifických přírodních prostředích, jako jsou sedimenty různých vodních ploch.
Tato prostředí jsou obvykle anaerobní, což znamená, že neobsahují volný kyslík. Vůbec poprvé vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley zjistili, že stovky různých bakterií v lidském střevě jsou také elektrogenní.
Patří mezi ně mnoho druhů bakterií, od patogenních, které jsou schopné způsobit onemocnění, až po probiotické bakterie, které podporují zdraví střev. Přesto tyto střevní bakterie vyrábějí elektřinu pomocí jiného mechanismu, než jaký používají známé elektrogenní bakterie z jiných prostředí.
Vědci - vedeni profesorem Danem Portnoyem - referují o svém důležitém objevu ve studijním článku, který se objeví v časopise Příroda.
Překvapivý objev
Prof. Portnoy a tým vysvětlují, že mezi ně patří některé řetězce bakterií produkujících elektřinu, které nyní identifikovali Listeria monocytogenes (běžný viník v případě průjmu), Clostridium perfringens (který způsobuje gangrénu) a Enterococcus faecalis (patogen někdy získaný během pobytu v nemocnici).
Mnoho dalších bakterií produkujících elektřinu ve střevě je však neškodných. Někteří z nich jsou probiotika, poznamenávají vědci, zatímco jiní, například Laktobacily kmeny, hrají roli při fermentaci.
"Skutečnost, že tolik chyb, které interagují s lidmi, ať už jako patogeny nebo probiotika nebo v naší mikrobiotě, nebo podílejí se na fermentaci lidských produktů, je elektrogenních - to už dříve chybělo."
Prof. Dan Portnoy
Toto dodává: „Mohlo by nám hodně říci o tom, jak nás tyto bakterie infikují, nebo nám pomoci mít zdravé střevo.“
Vědci také očekávají, že jejich neočekávané zjištění může být užitečné také v budoucích projektech, jejichž cílem je vytvořit mikrobiální palivový článek, inovativní strategii pro výrobu obnovitelné energie.
Vědci vysvětlují, že bakterie generují elektřinu jako součást svého metabolismu v procesu, který srovnávají s dýcháním.
Zatímco však organismy, jako jsou rostliny a živočichové, které žijí v prostředí bohatém na kyslík, používají kyslík k usnadnění metabolismu, bakterie, které se nacházejí v anaerobním prostředí, musí používat jiné chemické prvky.
Takže bakterie, které se nacházejí na dně jezer, obvykle používají minerál, jako je železo nebo mangan, během svého složitého metabolického procesu, čímž vytvářejí elektřinu.
Střevní bakterie: Elektrogenní, protože je to „snadné?“
Zdá se však, že elektrogenní bakterie nalezené ve střevě mají jednodušší proces generování elektřiny a používají organickou sloučeninu známou jako flavin, což je derivát vitaminu B-2.
"Zdá se, že buněčná struktura těchto bakterií a ekologická nika bohatá na vitamíny, které zabírají, výrazně usnadňují a zlevňují přenos elektronů z buňky," vysvětluje první autor studie Sam Light.
"Tedy," říká, "si myslíme, že konvenčně studované minerální respirační bakterie využívají přenos extracelulárních elektronů, protože je to zásadní pro přežití, zatímco tyto nově identifikované bakterie to používají, protože je to" snadné "."
Ve spolupráci s odborníky z Národní laboratoře Lawrence Berkeley na Kalifornské univerzitě provedli Light a kolegové další testy, aby zjistili, kolik elektřiny jsou tyto střevní bakterie schopny produkovat.
Zjistili, že střevní bakterie generují téměř tolik elektřiny jako jiné elektrogenní bakterie: až 100 000 elektronů za sekundu na buňku.
Zejména byli překvapeni, když to zjistili Lactobacillus - bakteriální vlákno, které hraje roli při kvašení a používá se k výrobě sýrů, jogurtů a zelí - má elektrogenní vlastnosti.
Light a jeho kolegové se nyní ptají, zda jsou tyto vlastnosti vůbec relevantní pro chuť Lactobacillus vytváří v potravinářských výrobcích získaných fermentací.
"Toto je celá velká část fyziologie bakterií, o které si lidé neuvědomovali, že existuje," uzavírá Light, "a kterou lze potenciálně manipulovat."