Ученые выяснили, что сотни кишечных бактерий являются электрическими
Новое исследование раскрывает удивительный факт о многочисленных типах кишечных бактерий: они могут вырабатывать электричество.
Электрогенные бактерии - это те бактерии, которые способны производить определенное количество электричества.
По этой причине продолжающиеся исследования изучают способы использования этих микроорганизмов для разработки альтернативных, более устойчивых устройств, подобных батареям.
До сих пор электрогенные бактерии были обнаружены в довольно специфических природных средах, таких как отложения различных водоемов.
Эти среды обычно анаэробны, что означает, что они не содержат свободного кислорода. Впервые исследователи из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили, что сотни различных бактерий в кишечнике человека также являются электрогенными.
К ним относятся многие типы бактерий, от патогенных, которые могут вызывать заболевания, до пробиотических бактерий, которые способствуют здоровью кишечника. Тем не менее, эти кишечные бактерии производят электричество, используя другой механизм, чем тот, который используется известными электрогенными бактериями из других сред.
Исследователи во главе с профессором Дэном Портным сообщают о своем важном открытии в исследовательской статье, которая публикуется в журнале. Природа.
Удивительное открытие
Профессор Портной и его команда объясняют, что некоторые из цепей бактерий, генерирующих электричество, которые они сейчас идентифицировали, включают: Listeria monocytogenes (частый виновник диареи), Clostridium perfringens (что вызывает гангрену), и Энтерококк фекальный (возбудитель, иногда приобретаемый во время пребывания в больнице).
Однако многие другие бактерии в кишечнике, производящие электричество, являются доброкачественными. Некоторые из них являются пробиотиками, как отмечают исследователи, в то время как другие, такие как Лактобациллы штаммы, играют роль в брожении.
«Тот факт, что так много жуков, которые взаимодействуют с людьми в качестве патогенов или пробиотиков, или в нашей микробиоте, или участвуют в ферментации продуктов человека, являются электрогенными, - это было упущено ранее».
Проф. Дэн Портной
Это, добавляет он, «может многое рассказать нам о том, как эти бактерии заражают нас или помогают нам сохранить здоровье кишечника».
Кроме того, ученые ожидают, что их неожиданное открытие также может быть полезно в будущих проектах, направленных на создание микробных топливных элементов, инновационной стратегии для производства возобновляемой энергии.
Исследователи объясняют, что бактерии вырабатывают электричество в процессе своего метаболизма, который они сравнивают с дыханием.
Однако, в то время как организмы, такие как растения и животные, которые живут в богатой кислородом среде, используют кислород, чтобы помочь им в своем метаболизме, бактерии, обитающие в анаэробной среде, должны использовать другие химические элементы.
Таким образом, бактерии, обитающие на дне озер, обычно используют минерал, такой как железо или марганец, в своем сложном метаболическом процессе, тем самым вырабатывая электричество.
Кишечные бактерии: Электрогенные, потому что это «легко?»
Однако у электрогенных бактерий, обнаруженных в кишечнике, кажется, более простой процесс выработки электричества, и они используют органическое соединение, известное как флавин, которое является производным витамина B-2.
«Кажется, что клеточная структура этих бактерий и богатая витаминами экологическая ниша, которую они занимают, значительно упрощают и делают более рентабельным перенос электронов из клетки», - объясняет автор первого исследования Сэм Лайт.
«Таким образом, - говорит он, - мы думаем, что традиционно изученные бактерии, дышащие минералами, используют внеклеточный перенос электронов, потому что он имеет решающее значение для выживания, тогда как эти недавно идентифицированные бактерии используют его, потому что это« легко »».
В сотрудничестве с экспертами из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Калифорнийского университета Лайт и его коллеги провели дополнительные тесты, чтобы увидеть, сколько электричества способны производить эти кишечные бактерии.
Они обнаружили, что кишечные бактерии производят почти столько же электроэнергии, что и другие электрогенные бактерии: до 100 000 электронов в секунду на клетку.
В частности, они были удивлены, обнаружив, что Лактобациллы - бактериальная нить, которая участвует в ферментации и используется для производства сыра, йогурта и квашеной капусты, - обладает электрогенными свойствами.
Теперь Лайт и его коллеги задаются вопросом, имеют ли эти свойства какое-либо отношение к вкусу, который Лактобациллы создает в пищевых продуктах, полученных путем ферментации.
«Это большая часть физиологии бактерий, о существовании которой люди даже не подозревали, - заключает Лайт, - и которыми потенциально можно манипулировать».
