Studie foreslår probiotiske bakterier og superbugs kan produsere elektrisitet

Forskere har oppdaget at hundrevis av bakteriearter er i stand til å produsere elektrisitet, og det kan meget vel være med på å lage "levende batterier".

Mens forskere har kjent at bakterier som finnes i eksotiske omgivelser som havbunnen, er elektrogeniske, publiseres en ny studie i tidsskriftet Natur markerer første gang forskere har avdekket bakterier som virker sammen med mennesker er også elektrogen.

Disse bakteriene varierer fra den typen som forårsaker diaré til de som fermenterer yoghurt. Mange fyller menneskelig tarmen, og forstå hvordan disse bakteriene utvikler elektrisitetsproduserende evner, kan avsløre hvordan de smitter mennesker - eller hvorfor de holder oss sunne.

Studie medforfatter og University of California, forteller Berkeley postdoktor Sam Light Omvendt at forskere i løpet av de siste 30 årene i økende grad har innsett at bakterier som lever i miljøer rik på mineraloksider, som jernoksid og manganoksyd, er i stand til å overleve på grunn av en prosess som kalles ekstracellulære elektronoverføring. Dette betyr at de produserer elektrisitet som en del av stoffskiftet, sier Light.

Grunnen til at noen bakterier genererer elektrisitet, ligner på hvorfor vi puster oksygen: for å støtte energiproduksjon. I menneskekroppen overføres elektroner til oksygenmolekyler i mitokondrier i hver celle. Men bakterier som bor i gutten har ikke tilgang til oksygen, så de har utviklet muligheten til å bruke alternativer. Med ekstracellulær elektronoverføring kan disse mikrober "puste" ved å flytte høy energi elektroner utenfor cellen - i form av elektrisitet.

"Vi fant oppdagelsen at det matbårne patogenet Listeria monocytogenes har denne elektrisitetsproduserende evne, "forklarer Light. "Vi var i stand til å identifisere de gener som var ansvarlige for denne elektriske aktiviteten, og det viser seg at mange andre bakterier har disse gene også, noe som betyr at de også kan lage strøm. Bakterier med disse genene inkluderer andre patogener som forårsaker sykdommer, probiotika og normale medlemmer av det mikrobielle samfunnet i vår tarm, samt bakterier som brukes til matfermentering."

Laget oppdaget at bakteriene, da de vokste i en kolbe med elektroder, opprettet en elektrisk strøm målt ved 500 mikroamper. Dette betyr at elektrisiteten de kan lage utenfor kroppen er 100.000 elektroner per sekund per celle.

"Jeg vil ikke si at de lager elektrisitet inne i kroppen vår," utdyper Lys. "De utfører ganske enkelt respirasjon utenfor sine celler. Med andre ord, de har en prosess som, utenfor kroppen vår, kan samkjøpes for å skape strøm."

Og det er av stor interesse for forskere. I juni sendte NASA opp elektrisitetsgenererende bakterier til den internasjonale romstasjonen for å se om mikroberene fortsatt fungerer det samme i rommet. Hvis de gjør det, kan deres elektrisitet potensielt brukes til å drive oppdragsprosjekter. De amerikanske væpnede styrkene støtter også elektrogeniske bakterieundersøkelser med håp om at bakteriene til slutt kan brukes til behandling av avløpsvann. I 2017, forskere fra University of California, Santa Barbara også gjort vei mot etableringen av et "levende batteri" med en kjemisk modifisert mikrobial brenselcelle.

Fordi oksygenfrie bakterier sender elektroner ut av cellene sine som et middel for overlevelse, hvis de manipuleres riktig, kan de bidra til vår overlevelse i intense miljøer også.