Учени от университета Бъркли в Калифорния откриха, че бактерията, причиняваща

Учени от университета Бъркли в Калифорния откриха, че бактерията, причиняваща диария, Listeria monocytogenes, създава електричество, употребявайки напълно друга техника от тази на известните до момента електрогенни бактерии, и че стотици други бактериални типове употребяват този развой.

Много от тези искрящи бактерии са част от човешката чревна микробиома и доста от тях като причиняващите листериоза (а също и импровизиран аборт, например) са патогенни. Бактериите причиняващи гангрена (Clostridium perfringens) и болнични инфекции (Enterococcus faecalis), както и някои болестотворни стрептококови бактерии също създават електричество. Други електрогенни бактерии като лактобацили, са значими при ферментацията на кисело мляко и доста от тях са пробиотици.

„ Фактът, че толкоз доста бактерии, които взаимодействат с хората, било като патогени или като пробиотици, в нашата микрофлора или участващи във ферментацията на човешки артикули, са електрогенни – това не се знаеше до момента “, споделя Дан Портной, професор по молекулярна и клетъчна биология в UC Berkeley.

„ Ако ги познаваме по-добре, те могат да ни опишат доста за това, по какъв начин тези бактерии ни заразяват или пък ни оказват помощ да имаме здрави вътрешности. “

Откритието ще бъде добра вест за тези, които сега се пробват да основат живи акумулатори от микроби. Такива „ зелени “ биоенергетични технологии биха могли, да вземем за пример да генерират електрическа енергия от бактерии в фабрики за отнасяне на боклуци.

Бактериите генерират електричество заради същата причина, заради която ние дишаме О2: с цел да премахнем електроните, създадени по време на метаболизма и да подпомогнем производството на сила.

Докато животните и растенията придвижват електроните си в кислорода вътре в митохондриите на всяка клетка, бактериите в среда без О2 – в това число червата ни, би трябвало да намерят различен правоприемник на електрони. В геоложка среда, това постоянно са били минерали – да вземем за пример желязо или манган – отвън клетката. В прочут смисъл тези бактерии „ дишат “ желязо или манган.

Прехвърлянето на електрони от клетката в минерал изисква каскада от специфични химични реакции, по този начин наречената верига на извънклетъчен електронен трансфер, която носи електроните като слаб електрически ток. Някои учени са употребявали тази верига, с цел да създадат батерия – залепят електрод в колба с такива бактерии и съумяват да генерират електричество.

Новооткритата система за извънклетъчен трансфер на електрони в действителност е по-проста от към този момент известната верига на транспорт и наподобява се употребява от бактериите единствено когато е належащо, може би когато равнищата на О2 са ниски. Досега тази елементарна верига за предаване на електрони е открита в бактерии с една клетъчна стена – микроби, класифицирани като грам-положителни бактерии, които живеят в среда с доста флавини, които са производни на витамин В2.

„ Изглежда, че клетъчната конструкция на тези бактерии и богатата на витамини екологична ниша, която заемат, прави доста по-лесно и стопански по-ефективно прехвърлянето на електрони от клетката “, споделя водещият създател Сам Лайт. „ По този метод ние считаме, че стандартно изследваните минерално-респираторни бактерии употребяват извънклетъчен трансфер на електрони, тъй като са от решаващо значение за оцеляването, до момента в който тези новооткрити бактерии го употребяват, тъй като е „ по-лесно “.

За да видят какъв брой устойчива е тази система, екипът на Лайт се сплотява с Каролайн Ай-Франклин от Националната лаборатория „ Лорънс Бъркли “, която изследва взаимоотношението сред живите микроби и неорганичните материали за вероятни приложения при улавянето и задържането на въглерода и генерирането на био-слънчева сила.

Тя употребява електрод за премерване на електрическия ток, който протича от бактериите – до 500 микро ампера, което удостоверява, че те в действителност са електрогенни. Всъщност те създават електричество към 100 000 електрона в секунда за клетка – като известните и до момента електрогенни бактерии.

Екипът на Лайт е изключително заинтересован от съществуването на тази система в Lactobacillus, бактерии, които са от решаващо значение за производството на сирене, кисело мляко и кисело зеле. Може би, допуска той, електронният превоз играе роля във усета на сиренето, киселото мляко и киселото зеле.

„ Това е огромна част от физиологията на бактериите, която хората нормално не осъзнават че съществува и това може да докара евентуално до операции “, споделя той.

Лайт и Портной имат доста повече въпроси за това по какъв начин и за какво тези бактерии са развили такава неповторима система. Простотата е част от отговора – по-лесно е да се трансферират електрони през една клетъчна стена, а не през две. Възможността да се възползват от повсеместните флавинови молекули, с цел да се освободят от електроните – наподобява, че разрешава на тези бактерии да намерят метод да оцелеят и в богата на О2 среда и в бедна кислородна среда.