Các nhà khoa học phát hiện ra rằng hàng trăm vi khuẩn đường ruột có điện
Nghiên cứu mới đã khám phá ra một sự thật đáng ngạc nhiên về nhiều loại vi khuẩn đường ruột: chúng có thể tạo ra điện.
Vi khuẩn điện là những vi khuẩn có khả năng tạo ra một lượng điện nhất định.
Vì lý do này, các nghiên cứu đang diễn ra đang tìm cách sử dụng những vi sinh vật này để phát triển các thiết bị thay thế, bền vững hơn giống như pin.
Cho đến nay, vi khuẩn điện đã được tìm thấy trong các môi trường tự nhiên khá đặc biệt, chẳng hạn như trầm tích của các vùng nước khác nhau.
Những môi trường này thường kỵ khí, có nghĩa là chúng không chứa oxy tự do. Giờ đây, lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu từ Đại học California, Berkeley đã phát hiện ra rằng hàng trăm loại vi khuẩn khác nhau trong ruột người cũng có khả năng sinh điện.
Chúng bao gồm nhiều loại vi khuẩn, từ vi khuẩn gây bệnh có khả năng gây bệnh, đến vi khuẩn probiotic giúp tăng cường sức khỏe đường ruột. Tuy nhiên, những vi khuẩn đường ruột này sản xuất điện bằng một cơ chế khác với cơ chế được sử dụng bởi các vi khuẩn điện đã biết từ các môi trường khác.
Các nhà nghiên cứu - do Giáo sư Dan Portnoy dẫn đầu - báo cáo khám phá quan trọng của họ trong một bài báo nghiên cứu xuất hiện trên tạp chí Thiên nhiên.
Một khám phá đáng ngạc nhiên
Giáo sư Portnoy và nhóm giải thích rằng một số sợi vi khuẩn tạo ra điện mà họ đã xác định được bao gồm Listeria monocytogenes (một thủ phạm phổ biến trong các trường hợp tiêu chảy), Clostridium perfringens (gây hoại thư), và Enterococcus faecalis (một mầm bệnh đôi khi mắc phải khi nằm viện).
Tuy nhiên, nhiều vi khuẩn sản xuất điện khác trong ruột là lành tính. Một số trong số này là chế phẩm sinh học, các nhà nghiên cứu quan sát, trong khi những người khác, chẳng hạn như Lactobacilli chủng, đóng một vai trò trong quá trình lên men.
“Thực tế là rất nhiều lỗi tương tác với con người, như mầm bệnh hoặc trong chế phẩm sinh học hoặc trong hệ vi sinh vật của chúng ta hoặc tham gia vào quá trình lên men các sản phẩm của con người, là do điện - điều đã bị bỏ qua trước đây.
GS Dan Portnoy
Ông cho biết thêm, điều này “có thể cho chúng ta biết rất nhiều về cách những vi khuẩn này lây nhiễm sang chúng ta hoặc giúp chúng ta có một đường ruột khỏe mạnh”.
Ngoài ra, các nhà khoa học kỳ vọng rằng phát hiện bất ngờ của họ cũng có thể hữu ích trong các dự án tương lai nhằm tạo ra pin nhiên liệu vi sinh, một chiến lược sáng tạo để tạo ra năng lượng tái tạo.
Các nhà nghiên cứu giải thích rằng vi khuẩn tạo ra điện như một phần của quá trình trao đổi chất của chúng, trong một quá trình mà chúng so sánh với hơi thở.
Tuy nhiên, trong khi các sinh vật như thực vật và động vật, sống trong môi trường giàu oxy, sử dụng oxy để hỗ trợ chúng trong quá trình trao đổi chất, vi khuẩn sống trong môi trường kỵ khí phải sử dụng các nguyên tố hóa học khác.
Vì vậy, vi khuẩn cư trú dưới đáy hồ thường sử dụng một loại khoáng chất, chẳng hạn như sắt hoặc mangan, trong quá trình trao đổi chất phức tạp của chúng, do đó tạo ra điện.
Vi khuẩn đường ruột: Nhiễm điện vì nó 'dễ dàng?'
Tuy nhiên, vi khuẩn điện được tìm thấy trong ruột dường như có quá trình tạo ra điện đơn giản hơn, và chúng sử dụng một hợp chất hữu cơ được gọi là flavin, là một dẫn xuất của vitamin B-2.
Tác giả nghiên cứu đầu tiên Sam Light giải thích: “Có vẻ như cấu trúc tế bào của những vi khuẩn này và vùng sinh thái giàu vitamin mà chúng chiếm giữ làm cho việc chuyển các electron ra khỏi tế bào dễ dàng hơn và hiệu quả hơn.
“Do đó,” ông nói, “chúng tôi nghĩ rằng các vi khuẩn hô hấp khoáng được nghiên cứu thông thường đang sử dụng chuyển điện tử ngoại bào vì nó rất quan trọng để tồn tại, trong khi những vi khuẩn mới được xác định này đang sử dụng nó vì nó‘ dễ dàng ’.”
Phối hợp với các chuyên gia từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley tại Đại học California, Light và các đồng nghiệp đã tiến hành các thử nghiệm sâu hơn để xem những vi khuẩn đường ruột này có thể sản xuất bao nhiêu điện.
Họ phát hiện ra rằng vi khuẩn đường ruột tạo ra lượng điện gần như các vi khuẩn điện khác: lên đến 100.000 điện tử mỗi giây trên mỗi tế bào.
Đặc biệt, họ rất ngạc nhiên khi thấy rằng Lactobacillus - một sợi vi khuẩn đóng vai trò trong quá trình lên men và được sử dụng để làm pho mát, sữa chua và dưa bắp cải - có đặc tính điện sinh.
Giờ đây, Light và các đồng nghiệp tự hỏi liệu những đặc tính này có liên quan đến hương vị Lactobacillus tạo ra trong các sản phẩm thực phẩm thu được thông qua quá trình lên men.
Light kết luận: “Đây là một phần lớn cơ chế sinh lý của vi khuẩn mà mọi người không nhận ra là có tồn tại”, “và điều đó có thể bị thao túng”.
