מחקר מציע חיידקים פרוביוטיים ו Superbugs יכול לייצר חשמל

The Antibiotic Apocalypse Explained

The Antibiotic Apocalypse Explained
Anonim

מדענים גילו כי מאות מינים חיידקיים מסוגלים לייצר חשמל ויכולים להיות מצורפים ליצור "סוללות חיות".

בעוד החוקרים יודעים כי חיידקים הנמצאים בסביבות אקזוטיות כמו רצפת האוקיינוס ​​הם electrogenic, מחקר חדש שפורסם בכתב העת הטבע סימני בפעם הראשונה מדענים חשפו חיידקים אינטראקציה עם בני אדם גם.

חיידקים אלה נע בין המינים שגורמים לשלשולים לתוסס יוגורט. רבים ממלאים את המעיים האנושיים, ומבינים כיצד חיידקים אלה מפתחים יכולות לייצור חשמל עשויים לגלות כיצד הם מדביקים בני אדם - או מדוע הם שומרים על בריאותנו.

מחקר משותף מחבר ואוניברסיטת קליפורניה, ברקלי פוסט דוקטורט בחור סם אור אומר הפוך כי במהלך 30 השנים האחרונות מדענים הבינו יותר ויותר כי חיידקים שחיים בסביבות עשירות תחמוצת מינרלים, כמו תחמוצת ברזל ותחמוצת מנגן, מסוגלים לשרוד בגלל תהליך שנקרא תאיים העברה אלקטרונים. פירוש הדבר שהם מייצרים חשמל כחלק מהמטבוליזם שלהם, אומר אור.

הסיבה כמה חיידקים לייצר חשמל דומה למה אנחנו לנשום חמצן: כדי לתמוך בייצור אנרגיה. בגוף האדם, אלקטרונים מועברים מולקולות חמצן במיטוכונדריה בתוך כל תא. אבל חיידקים החיים במעיים שלנו אין גישה חמצן, ולכן הם פיתחו את היכולת להשתמש חלופות. עם העברת אלקטרונים תאיים, אלה חיידקים יכולים "לנשום" על ידי העברת אלקטרונים אנרגיה גבוהה מחוץ לתא - בצורה של חשמל.

"עשינו את הגילוי כי הפתוגן מזון חיידקי ליסטריה יש את היכולת לייצר חשמל ", מסביר אור. "הצלחנו לזהות את הגנים שהיו אחראים לפעילות החשמלית הזו, ומתברר שלחיידקים רבים אחרים יש גם את הגנים האלה - כלומר, הם יכולים גם לייצר חשמל. חיידקים עם גנים אלה כוללים פתוגנים אחרים הגורמים למחלות, פרוביוטיקה וחברים נורמליים בקהילה המיקרוביאלית במעיים שלנו, כמו גם חיידקים המשמשים לתסיסה של מזון.

החוקרים גילו כי כאשר גדלו בבקבוק עם אלקטרודות, החיידקים יצרו זרם חשמלי שנמדד ב- 500 microamps. משמעות הדבר היא כי החשמל שהם יכולים לעשות מחוץ לגוף הוא 100,000 אלקטרונים לשנייה לכל תא.

"לא הייתי אומר שהם עושים חשמל בתוך הגוף שלנו", מסביר אור. "הם פשוט מבצעים נשימה מחוץ לתאים שלהם. במילים אחרות, יש להם תהליך שמחוץ לגוף שלנו אפשר ליצור קשר עם החשמל ".

וזה עניין עצום למדענים. בחודש יוני שלחה נאס"א חיידקים שמייצרים חשמל לתחנת החלל הבינלאומית כדי לראות אם החיידקים עדיין פועלים באותו מקום. אם הם עושים, החשמל שלהם יכול לשמש כדי כוח המשימה פרויקטים. הכוחות המזוינים של ארה"ב תומכים כלכלית גם בלימודי חיידקים אלקטרונים, בתקווה שהחיידקים ישתמשו בסופו של דבר בטיפול בשפכים. בשנת 2017, מדענים מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה גם פינה את הדרך לקראת יצירת "סוללה חי" עם תא דלק מיקרוביאלי שונה כימית.

מכיוון שחיידקים נטולי חמצן מעבירים אלקטרונים מתוך קירות התאים שלהם כאמצעי הישרדות, אם מניפולציה נכונה הם יכולים לתרום את הישרדותנו בסביבות אינטנסיביות גם כן.