Bακτήρια του εντέρου παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Hundreds of electricity-generating bacteria found

Το μυστικό των βακτηρίων του εντέρου: Παράγουν και ηλεκτρικό ρεύμα. Listeria bacteria transport electrons through their cell wall into the environment as tiny currents, assisted by ubiquitous flavin molecules (yellow dots). Credit: Amy Cao. Copyright UC Berkeley

Οι επιστήμονες έχουν βρει, μέχρι σήμερα, πολλά βακτήρια που παράγουν ηλεκτρισμό σε διάφορα εξωτικά περιβάλλοντα, όπως σε ορυχεία ή σε βυθούς λιμνών. Τώρα, για πρώτη φορά, ανακάλυψαν αυτό που βρισκόταν κάτω από τη μύτη τους (και τη δική μας): εκατοντάδες είδη βακτηρίων μέσα στο ανθρώπινο έντερο επίσης παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα.

Ορισμένα από αυτά τα ηλεκτροπαραγωγά βακτήρια μέσα στο σώμα είναι παθογόνα, όπως αυτά που προκαλούν τροφική δηλητηρίαση από λιστέρια και αποβολές, όσα ευθύνονται για γάγγραινα, ορισμένοι εντερόκοκκοι και στρεπτόκοκκοι κ.α. Άλλα βακτήρια είναι προβιοτικά («καλά») και μερικά, όπως οι λακτοβάκιλλοι, βοηθούν τις ζυμώσεις π.χ. του γιαουρτιού και του τυριού.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Μπέρκλεϊ, με επικεφαλής τον καθηγητή μοριακής και κυτταρικής βιολογίας Νταν Πορτνόι, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», δήλωσαν ότι η ανακάλυψη αποτελεί καλό νέο για όσους επιστήμονες προσπαθούν να αναπτύξουν ζωντανές μπαταρίες από μικρόβια. Τέτοιες καινοτόμες τεχνολογίες «πράσινης» βιοενέργειας μπορεί στο μέλλον π.χ. να παράγουν ηλεκτρισμό από βακτήρια μέσα σε μονάδες διαχείρισης αποβλήτων.

«Μας είχε διαφύγει έως τώρα ότι είναι ηλεκτρογόνα τόσα πολλά βακτήρια που αλληλεπιδρούν με τους ανθρώπους, είτε ως παθογόνα, είτε ως προβιοτικά είτε εμπλεκόμενα στη ζύμωση ανθρώπινων προϊόντων. Η ανακάλυψη αυτή θα μας βοηθήσει να μάθουμε πολλά πράγματα για το πώς αυτά τα βακτήρια μας μολύνουν ή μας βοηθούν να έχουμε υγιές έντερο», δήλωσε ο Πορτνόι.

Τα βακτήρια γεννούν ηλεκτρισμό για τον ίδιο λόγο που οι άνθρωποι αναπνέουν οξυγόνο: για να απομακρύνουν τα ηλεκτρόνια που παράγονται κατά τον μεταβολισμό και για να υποστηρίξουν την παραγωγή ενέργειας στον οργανισμό τους.

Ενώ τα ζώα και τα φυτά μεταφέρουν τα ηλεκτρόνιά τους στο οξυγόνο μέσα στα μιτοχόνδρια των κυττάρων τους, τα βακτήρια, που ζουν σε περιβάλλον χωρίς οξυγόνο όπως το ανθρώπινο έντερο, χρησιμοποιούν ένα τελείως διαφορετικό μηχανισμό μεταφοράς των ηλεκτρονίων.

A microbial battery made with newly discovered electrogenic bacteria. Electrodes (CE, WE) are placed in jars full of bacteria, producing up to half a millivolt of electricity. Ajo-Franklin photo.

Σε γεωλογικά περιβάλλοντα εκτός κυττάρων τα βακτήρια «αναπνέουν» π.χ. σίδηρο ή μαγγάνιο, δηλαδή μεταφέρουν τα ηλεκτρόνιά τους (τον ηλεκτρισμό τους) σε ένα μέταλλο μέσω των κατάλληλων γεωχημικών αντιδράσεων. Γι’ αυτό, άλλωστε, μερικοί επιστήμονες συνδέουν ένα ηλεκτρόδιο σε αυτά τα βακτήρια και με αυτό τον τρόπο μπορούν να δημιουργήσουν μια ζωντανή μπαταρία που γεννά ρεύμα.

Το ρεύμα που γεννιέται από τους μικροοργανισμούς μέσα στο σώμα, φθάνει τα 500 μικροαμπέρ. Τα βακτήρια μέσα στο έντερο παράγουν, σύμφωνα με τους ερευνητές, περίπου τόσο ηλεκτρισμό όσο και τα γνωστά ηλεκτρογόνα βακτήρια που βρίσκονται στα πετρώματα (περίπου 100.000 ηλεκτρόνια ανά δευτερόλεπτο).

Πηγές: A flavin-based extracellular electron transfer mechanism in diverse Gram-positive bacteria, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0498-z - http://news.berkeley.edu/2018/09/12/gut-bacterias-shocking-secret-they-produce-electricity/ - http://www.kathimerini.gr/984508/article/epikairothta/episthmh/to-mystiko-twn-vakthriwn-toy-enteroy-paragoyn-kai-hlektriko-reyma