Para saintis mendapati bahawa beratus-ratus bakteria usus adalah elektrik
Penyelidikan baru mengungkap fakta yang mengejutkan mengenai pelbagai jenis bakteria usus: mereka dapat menjana elektrik.
Bakteria elektrogenik adalah yang mampu menghasilkan sejumlah tenaga elektrik.
Atas sebab ini, penyelidikan berterusan sedang mencari cara untuk menggunakan mikroorganisma ini untuk mengembangkan peranti bateri alternatif yang lebih mampan.
Sejauh ini, bakteria elektrogenik telah dijumpai di persekitaran semula jadi yang cukup spesifik, seperti sedimen pelbagai badan air.
Persekitaran ini biasanya bersifat anaerob, yang bermaksud bahawa mereka tidak mengandungi oksigen bebas. Kini, buat pertama kalinya, para penyelidik dari University of California, Berkeley mendapati bahawa seratus bakteria yang berbeza di usus manusia juga bersifat elektrogenik.
Ini termasuk banyak jenis bakteria, dari patogen yang mampu menyebabkan penyakit, hingga bakteria probiotik yang meningkatkan kesihatan usus. Namun, bakteria usus ini menghasilkan tenaga elektrik dengan menggunakan mekanisme yang berbeza daripada yang digunakan oleh bakteria elektrogenik dari persekitaran lain.
Para penyelidik - diketuai oleh Prof Dan Portnoy - melaporkan penemuan penting mereka dalam makalah kajian yang muncul dalam jurnal Alam semula jadi.
Penemuan yang mengejutkan
Prof Portnoy dan pasukan menjelaskan bahawa beberapa helai bakteria penjana elektrik yang mereka kenal pasti termasuk Listeria monocytogenes (penyebab utama kes cirit-birit), Clostridium perfringens (yang menyebabkan gangren), dan Enterococcus faecalis (patogen kadang kala diperoleh semasa tinggal di hospital).
Walau bagaimanapun, banyak bakteria penghasil elektrik lain di usus tidak berbahaya. Beberapa di antaranya adalah probiotik, para penyelidik memerhatikan, sementara yang lain, seperti Lactobacilli regangan, berperanan dalam penapaian.
"Kenyataan bahawa begitu banyak bug yang berinteraksi dengan manusia, sama ada sebagai patogen atau probiotik atau mikrobiota kita atau terlibat dalam penapaian produk manusia, adalah elektrogenik - yang pernah terlewat sebelumnya."
Prof Dan Portnoy
Ini, dia menambah, "dapat memberitahu kita banyak tentang bagaimana bakteria ini menjangkiti kita atau membantu kita mempunyai usus yang sihat."
Selain itu, para saintis menjangkakan bahawa penemuan mereka yang tidak dijangka dapat membantu dalam projek masa depan yang bertujuan untuk membuat sel bahan bakar mikroba, strategi inovatif untuk menghasilkan tenaga yang boleh diperbaharui.
Para penyelidik menjelaskan bahawa bakteria menghasilkan elektrik sebagai sebahagian daripada metabolisme mereka, dalam proses yang dibandingkan dengan pernafasan.
Namun, walaupun organisma seperti tumbuhan dan haiwan, yang hidup di lingkungan kaya oksigen, menggunakan oksigen untuk membantu mereka dalam metabolisme, bakteria yang berada di persekitaran anaerob mesti menggunakan unsur kimia lain.
Jadi, bakteria yang berada di dasar tasik biasanya menggunakan mineral, seperti besi atau mangan, semasa proses metaboliknya kompleks, sehingga menghasilkan tenaga elektrik.
Bakteria usus: Elektrogenik kerana 'mudah?'
Walau bagaimanapun, bakteria elektrogenik yang terdapat di usus tampaknya mempunyai proses penjanaan elektrik yang lebih sederhana, dan mereka menggunakan sebatian organik yang dikenali sebagai flavin, yang merupakan turunan vitamin B-2.
"Nampaknya struktur sel bakteria ini dan ceruk ekologi kaya vitamin yang mereka tempati menjadikannya lebih mudah dan lebih efektif untuk memindahkan elektron keluar dari sel," jelas penulis kajian pertama, Sam Light.
"Oleh itu," katanya, "kami berpendapat bahawa bakteria pernafasan mineral yang dipelajari secara konvensional menggunakan pemindahan elektron ekstraselular kerana sangat penting untuk bertahan hidup, sedangkan bakteria yang baru dikenal pasti menggunakannya kerana ia" mudah. ""
Dengan kerjasama pakar dari Makmal Nasional Lawrence Berkeley di University of California, Light dan rakan-rakannya melakukan ujian lebih lanjut untuk melihat berapa banyak tenaga yang dapat dihasilkan oleh bakteria usus ini.
Mereka mendapati bahawa bakteria usus menghasilkan hampir sama banyak elektrik dengan bakteria elektrogenik lain: hingga 100,000 elektron sesaat per sel.
Khususnya, mereka terkejut apabila mengetahui perkara itu Lactobacillus - helai bakteria yang berperanan dalam penapaian dan digunakan untuk membuat keju, yogurt, dan sauerkraut - mempunyai sifat elektrogenik.
Sekarang, Light dan rakan sekerja tertanya-tanya adakah sifat ini sama sekali sesuai dengan citarasa itu Lactobacillus mencipta dalam produk makanan yang diperoleh melalui penapaian.
"Ini adalah sebahagian besar dari fisiologi bakteria yang tidak disedari orang," Light menyimpulkan, "dan itu berpotensi dimanipulasi."
