Studien föreslår probiotiska bakterier och superbugs kan producera elektricitet

Forskare har upptäckt att hundratals bakteriearter är kapabla att producera el och skulle mycket väl kunna samordnas för att skapa "levande batterier".

Medan forskare har vetat att bakterier som finns i exotiska miljöer som havsbotten är elektrogena, publiceras en ny studie i tidningen Natur markerar första gången forskare har upptäckt bakterier som interagerar med människor är också elektrogen.

Dessa bakterier sträcker sig från det slag som orsakar diarré för dem som fermenterar yoghurt. Många fyller matsmältningen och förstå hur dessa bakterier utvecklar elproducerande förmågor kan avslöja hur de smittar människor - eller varför de håller oss hälsosamma.

Studie medförfattare och University of California, säger Berkeleys postdoktor Sam Light Omvänd att under de senaste 30 åren har forskare alltmer insett att bakterier som lever i miljöer rik på mineraloxider, som järnoxid och manganoxid, kan överleva på grund av en process som kallas extracellulär elektronöverföring. Det betyder att de producerar elektricitet som en del av deras ämnesomsättning, säger Light.

Anledningen till att vissa bakterier genererar el liknar varför vi andas syre: för att stödja energiproduktion. I människokroppen överförs elektroner till syremolekyler i mitokondrierna inuti varje cell. Men bakterier som bor i vår tarmen har inte tillgång till syre, så de har utvecklat möjligheten att använda alternativ. Med extracellulär elektronöverföring kan dessa mikrober "andas" genom att flytta hög energielektroner utanför cellen - i form av elektricitet.

"Vi gjorde upptäckten att den matburna patogenen Listeria monocytogenes har denna elproducerande förmåga, säger Light. "Vi kunde identifiera de gener som var ansvariga för denna elektriska aktivitet, och det visar sig att många andra bakterier också har dessa gener, vilket innebär att de också kan göra el. Bakterier med dessa gener innefattar andra patogener som orsakar sjukdomar, probiotika och normala medlemmar av det mikrobiella samhället i vår tarm, liksom bakterier som används för matjäsning."

Teamet upptäckte att bakterierna, när de odlades i en kolv med elektroder, skapade en elektrisk ström uppmätt vid 500 mikrometer. Det betyder att elen som de kan göra utanför kroppen är 100 000 elektroner per sekund per cell.

"Jag skulle inte säga att de gör el i våra kroppar," utarbetar Ljus. "De utför helt enkelt andning utanför sina celler. Med andra ord har de en process som, utanför kroppen, kan samverkas för att skapa el."

Och det är av stort intresse för forskare. I juni skickade NASA upp elproducerande bakterier till den internationella rymdstationen för att se om mikroberna fortfarande fungerar lika i rymden. Om de gör det kan deras el potentiellt användas för att driva uppdragsprojekt. De amerikanska väpnade styrkorna stöder också ekonomiskt stöd för elektrogena bakterier med hopp om att bakterierna så småningom kan användas för att behandla avloppsvatten. I 2017 gjorde forskare från University of California, Santa Barbara också vägen mot skapandet av ett "levande batteri" med en kemiskt modifierad mikrobiell bränslecell.

Eftersom syrefria bakterier passerar elektroner ur sina väggar som ett överlevnadsmedel, om de manipuleras rätt kan de också bidra till vår överlevnad i intensiva miljöer.