Про бактерії, що генерують електрику

Про бактерії, що генерують електрику

Багато видів кишкових бактерій здатні виробляти електрику. Таку функцію було помічено вченими з США і Швеції в 2018 році у бактерій Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes і лактобактерій.

Про цю особливість лістерії (яка потрапляє в організм людини з їжею і викликає серйозні захворювання), клостридії (збудника газової гангрени) і деяких штамів лікарняних інфекцій виробляти струм за певних умов (наприклад, при нестачі кисню) повідомляє Nature. Подібними властивостями володіють і корисні бактерії – наприклад, лактобактерії, які використовують при виробництві йогуртів і сирів.

Виробництво електрики є частиною метаболізму таких бактерій. Клітинам людського тіла для підтримки своєї життєдіяльності потрібен кисень. Але одноклітинні бактерії, що живуть в середовищі з низьким вмістом цього цілющого газу, такої можливості не мають. Їм, щоб активувати рух електронів, потрібні інші хімічні речовини.

Такі «електричні» мікроорганізми живуть лише в умовах, багатих мінералами і з малою кількістю кисню, таких як шахти або русла водоймищ і навіть всередині живих організмів. Тому вони обрали для себе особливу форму дихання. В їхніх клітинах генеруються електрони, які переносяться в зовнішнє середовище завдяки процесу, який називають позаклітинним перенесенням електронів (ППЕ).

Бактерії, що живуть в шахтах і озерах, вміють «дихати» залізом і марганцем. Оскільки ці мінерали знаходяться поза клітиною, електронам доводиться пройти кілька етапів, щоб досягти їх, і для цього процесу потрібен внутрішній струм.

Автори дослідження вважають, що відкриття нових властивостей бактерій допоможе зрозуміти, як вони діють на наш організм. Тепер дослідники планують використовувати таку форму життя для формування паливного елемента, що генерує електрику. Вчені з’ясували, що кишкові бактерії здатні виробляти приблизно стільки ж електрики, як і ті, що використовують мінеральний обмін – близько 500 мікроампер. Науковці відзначили, що штучно вирощені таким чином бактерії можна використовувати як «живі батарейки», але цю технологію належить ще відпрацювати.

Раніше для виявлення таких бактерій потрібно було вирощувати великі партії клітин і руйнувати їх для вивчення білків, але дослідники з Массачусетського технологічного інституту тепер використовують мікрорідинний чіп MIT, здатний легко виявляти електрику бактерій.

Про бактерії, що генерують електрику

Мікрорідинний чіп MIT

Спеціальний чіп MIT нагадує пісочний годинник і проводить бактерії через канал з електричним полем. У ньому виникає явище, відоме як електрофорез, коли частинки зупиняються і відштовхуються в залежності від наявності або відсутності електрохімічної активності. Таким чином, вчені доволі легко можуть розділити звичайні бактерії від тих, які вміють виробляти електрику.

Доцент кафедри MIT по машинобудуванню Каллен Буї поділився: «Недавні дослідження виявили можливість існування набагато більшого спектру бактерій, які виробляють електрику. Це може бути не просто невелика жменька мікробів, а щось більше. І створений інструмент може бути набагато більш важливим для науки, ніж здається».