Tutkijat havaitsevat, että sadat suolistobakteerit ovat sähköisiä
Uusi tutkimus paljastaa yllättävän tosiasian lukuisista suolistobakteereista: ne voivat tuottaa sähköä.
Elektrogeeniset bakteerit ovat niitä, jotka pystyvät tuottamaan tietyn määrän sähköä.
Tästä syystä meneillään oleva tutkimus etsii tapoja käyttää näitä mikro-organismeja vaihtoehtoisten, kestävämpien paristojen kaltaisten laitteiden kehittämiseen.
Toistaiseksi elektrogeenisiä bakteereja on löydetty melko erityisistä luonnonympäristöistä, kuten erilaisten vesistöjen sedimenteistä.
Nämä ympäristöt ovat tyypillisesti anaerobisia, mikä tarkoittaa, että ne eivät sisällä vapaata happea. Kalifornian yliopiston (Berkeley) tutkijat ovat ensimmäistä kertaa havainneet, että sata erilaista bakteeria ihmisen suolistossa on myös elektrogeeninen.
Näihin kuuluu monenlaisia bakteereja patogeenisistä bakteereista, jotka kykenevät aiheuttamaan sairauksia, probioottisiin bakteereihin, jotka edistävät suoliston terveyttä. Silti nämä suolistobakteerit tuottavat sähköä eri mekanismilla kuin mekanismit, joita tunnetut elektrogeeniset bakteerit käyttävät muista ympäristöistä.
Tutkijat, professori Dan Portnoyn johdolla, kertovat tärkeästä löydöstään lehdessä ilmestyvässä opinnäytetyössä Luonto.
Yllättävä löytö
Professori Portnoy ja tiimi selittävät, että eräät heidän nykyään tunnistamista sähköntuottajabakteerien säikeistä ovat Listeria monocytogenes (yleinen syyllinen ripulin tapauksessa), Clostridium perfringens (mikä aiheuttaa gangreenin), ja Enterococcus faecalis (taudinaiheuttaja, joka on joskus hankittu sairaalahoidon aikana).
Lukuiset muut suolen sähköntuottajabakteerit ovat kuitenkin hyvänlaatuisia. Jotkut näistä ovat probiootteja, tutkijat huomaavat, kun taas toiset, kuten Laktobasillit kantoja, on tärkeä rooli käymisessä.
"Tosiasia, että niin monet bugit, jotka ovat vuorovaikutuksessa ihmisten kanssa, joko taudinaiheuttajina tai probiooteina, mikrobiotassamme tai osallistuvat ihmiskäyttötuotteiden käymiseen, ovat elektrogeenisiä - mitä ei ole aiemmin havaittu."
Professori Dan Portnoy
Tämä, hän lisää, "voisi kertoa meille paljon siitä, miten nämä bakteerit tartuttavat meidät tai auttavat meitä saamaan terveen suolen."
Tutkijat odottavat myös, että heidän odottamattomasta löydöksestään voi olla hyötyä tulevissa projekteissa, joiden tavoitteena on luoda mikrobipolttokenno, innovatiivinen strategia uusiutuvan energian tuottamiseksi.
Tutkijat selittävät, että bakteerit tuottavat sähköä osana aineenvaihduntaa prosessissa, jota ne verrata hengitykseen.
Vaikka happirikkaassa ympäristössä elävät organismit, kuten kasvit ja eläimet, käyttävät happea aineenvaihdunnan helpottamiseen, anaerobisissa ympäristöissä asuvien bakteerien on käytettävä muita kemiallisia alkuaineita.
Joten järvien pohjassa olevat bakteerit käyttävät tyypillisesti mineraalia, kuten rautaa tai mangaania, monimutkaisen aineenvaihduntaprosessinsa aikana tuottaen siten sähköä.
Suolibakteerit: Elektrogeeninen, koska se on "helppoa"
Suolesta löydetyillä elektrogeenisillä bakteereilla näyttää kuitenkin olevan yksinkertaisempi sähköntuotantoprosessi, ja ne käyttävät orgaanista yhdistettä, joka tunnetaan nimellä flaviini, joka on B-2-vitamiinijohdannainen.
"Näyttää siltä, että näiden bakteerien solurakenne ja niiden käyttämä vitamiinirikas ekologinen markkinarako tekevät elektronien siirtämisen solusta huomattavasti helpommaksi ja kustannustehokkaammaksi", kertoo ensimmäisen tutkimuksen kirjoittaja Sam Light.
"Siksi", hän sanoo, "luulemme, että perinteisesti tutkitut mineraaleja hengittävät bakteerit käyttävät solunulkoista elektroninsiirtoa, koska se on elintärkeää selviytymisen kannalta, kun taas nämä äskettäin tunnistetut bakteerit käyttävät sitä, koska se on" helppoa "."
Light ja hänen kollegansa tekivät yhteistyössä Kalifornian yliopiston Lawrence Berkeleyn kansallisen laboratorion asiantuntijoiden kanssa lisätestejä selvittääkseen, kuinka paljon sähköä nämä suolistobakteerit pystyvät tuottamaan.
He havaitsivat, että suolistobakteerit tuottavat melkein yhtä paljon sähköä kuin muut elektrogeeniset bakteerit: jopa 100000 elektronia sekunnissa solua kohden.
Erityisesti he olivat yllättyneitä huomatessaan sen Lactobacillus - bakteerijuosteella, jolla on merkitystä käymisessä ja jota käytetään juuston, jogurtin ja hapankaalin valmistamiseen - on elektrogeenisiä ominaisuuksia.
Nyt Light ja kollegat ihmettelevät, ovatko nämä ominaisuudet lainkaan merkityksellisiä sen makuun Lactobacillus luo elintarvikkeisiin, jotka on saatu käymällä.
"Tämä on suuri osa bakteerien fysiologiasta, jonka olemassaolosta ihmiset eivät huomanneet", Light päättelee, "ja jota voidaan mahdollisesti manipuloida."
