Вчені виявляють, що сотні кишкових бактерій є електричними
Нові дослідження виявляють дивовижний факт про численні типи кишкових бактерій: вони можуть виробляти електроенергію.
Електрогенні бактерії - це ті, які здатні виробляти певну кількість електрики.
З цієї причини постійні дослідження вивчають шляхи використання цих мікроорганізмів для розробки альтернативних, більш стійких, схожих на батареї пристроїв.
До цього часу електрогенні бактерії були виявлені в досить специфічних природних середовищах, таких як відкладення різних водойм.
Ці середовища, як правило, є анаеробними, тобто вони не містять вільного кисню. Зараз вперше дослідники з Каліфорнійського університету в Берклі виявили, що сотня різних бактерій в кишечнику людини також є електрогенними.
Сюди входять багато видів бактерій, від патогенних, здатних викликати захворювання, до пробіотичних бактерій, що сприяють здоров’ю кишечника. Проте ці кишкові бактерії виробляють електроенергію, використовуючи інший механізм, ніж той, який використовують відомі електрогенні бактерії з інших середовищ.
Дослідники - на чолі з професором Даном Портною - повідомляють про своє важливе відкриття в дослідницькій роботі, яка з’являється в журналі Природа.
Дивовижне відкриття
Професор Портной та команда пояснюють, що деякі нитки бактерій, що генерують електрику, які вони зараз визначили, включають Listeria monocytogenes (загальний винуватець у випадках діареї), Clostridium perfringens (що викликає гангрену), і Enterococcus faecalis (патоген, який іноді набувається під час перебування в лікарні).
Однак численні інші бактерії, що виробляють електрику в кишечнику, є доброякісними. Деякі з них є пробіотиками, відзначають дослідники, а інші, такі як Лактобактерії штами, відіграють роль у бродінні.
"Той факт, що стільки помилок, які взаємодіють з людиною як патогени, або пробіотики, або наша мікробіота, або беруть участь у ферментації продуктів людського призначення, є електрогенними - цього вже не було."
Проф. Ден Портной
Це, додає він, "може багато розповісти нам про те, як ці бактерії заражають нас або допомогти нам мати здоровий кишечник".
Крім того, вчені очікують, що їх несподівана знахідка також може бути корисною в майбутніх проектах, спрямованих на створення мікробних паливних елементів, інноваційної стратегії отримання відновлюваної енергії.
Дослідники пояснюють, що бактерії виробляють електроенергію як частину свого метаболізму в процесі, який вони порівнюють з диханням.
Однак тоді як організми, такі як рослини та тварини, які живуть у середовищі, багатому киснем, використовують кисень, щоб допомогти їм у метаболізмі, бактерії, що мешкають в анаеробному середовищі, повинні використовувати інші хімічні елементи.
Отже, бактерії, що мешкають на дні озер, зазвичай використовують мінерал, такий як залізо або марганець, під час їх складного метаболічного процесу, виробляючи тим самим електроенергію.
Кишкові бактерії: електрогенні, тому що це «легко?»
Однак електрогенні бактерії, що знаходяться в кишечнику, мабуть, мають простіший процес виробництва електроенергії, і вони використовують органічну сполуку, відому як флавін, яка є похідною вітаміну В-2.
"Здається, що клітинна структура цих бактерій та багата вітамінами екологічна ніша, яку вони займають, значно полегшує та вигідніше переносити електрони з клітини", - пояснює автор першого дослідження Сем Лайт.
«Отже, - каже він, - ми думаємо, що традиційно вивчені мінерально-дихаючі бактерії використовують позаклітинний перенос електрона, оскільки він є вирішальним для виживання, тоді як ці нещодавно виявлені бактерії використовують його, оскільки це« легко ».
У співпраці з експертами Національної лабораторії Лоуренса Берклі з Каліфорнійського університету Лайт та його колеги провели подальші тести, щоб побачити, скільки електроенергії здатні виробляти ці кишкові бактерії.
Вони виявили, що кишкові бактерії виробляють майже стільки ж електроенергії, скільки інші електрогенні бактерії: до 100 000 електронів на секунду на клітину.
Зокрема, вони з подивом виявили це Лактобактерії - бактеріальна нитка, яка відіграє роль у бродінні і використовується для виготовлення сиру, йогурту та квашеної капусти - має електрогенні властивості.
Тепер Лайт та його колеги задаються питанням, чи ці властивості взагалі відповідають цьому смаку Лактобактерії створює в харчових продуктах, отриманих внаслідок бродіння.
"Це ціла велика частина фізіології бактерій, яку люди не підозрювали, що існує, - робить висновок Лайт, - і якою можна потенційно маніпулювати".
