Vi khuẩn đường ruột có thể sinh ra điện
Có lẽ không có lũ đom đóm trong dạ dày bạn đâu nhưng có thể có những tia sáng đấy! Vi khuẩn đường ruột có thể sinh ra điện
Một số loại vi khuẩn thường được sử dụng một cách thông thường hoặc đã từng được tìm thấy trong ruột của chúng ta lại có thể tạo ra điện, theo như một nghiên cứu mới được công bố (12 tháng 9) trên tạp chí Nature.
Vi khuẩn sinh điện, hay ‘electrogenic” không phải là cái gì mới – chúng có thể được phát hiện ở những nơi rất xa chúng ta, như đáy hồ nước, theo lời của tác giả hướng dẫn đề tài Daniel Portnoy, một nhà vi sinh vật học tại Đại học California, Berkeley. Vi khuẩn đường ruột có thể sinh ra điện
Tuy nhiên, cho tới tận bây giờ các nhà khoa học mới biết rằng vi khuẩn được tìm thấy trên xác thực vật đang phân giải hay động vật, đặc biệt là động vật nuôi trong nông trại có thể sinh ra điện – và theo một phương thức còn đơn giản hơn so với chúng ta biết từ trước, Portnoy nói. Vi khuẩn đường ruột có thể sinh ra điện
Trong phòng thí nghiệm, Portnoy và nhóm của ông đầu tiên nuôi cấy một mẻ Listeria monocytogenes, một loài vi khuẩn, mà chúng ta thi thoảng vô tình ăn phải và gây ra bệnh nhiễm listeria. Loại nhiễm khuẩn này thường nguy hiểm nhất đối với những người có hệ miễn dịch kém, phụ nữ có thai (có thể gây sảy thai), trẻ mới sinh và người già, theo Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh CDC. Vi khuẩn đường ruột có thể sinh ra điện
Bằng cách cho vi khuẩn vào trong một buồng điện hóa và thu những electron tạo ra với một điện cực, nhóm đã phát hiện rằng những vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm này tạo ra một dòng điện. Vi khuẩn đường ruột có thể sinh ra điện
Tại sao điều này gây shock?
Có một vài lý do giải thích vì sao vi khuẩn sinh ra điện, như là để loại bỏ các electron được tạo ra trong quá trình chuyển hóa, theo như một tuyên bố. Nhưng mục đích chính là tạo ra năng lượng, Portnoy nói.
Nhưng Listeria monocytogenes “cũng có những cách khác để sinh ra năng lượng”, như là thông qua việc sử dụng oxy, theo lời tác giả đứng tên đầu bài báo Sam Light, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học California, Berkeley. Quá trình sinh năng lượng này “có lẽ là một hệ thống back-up mà chúng đôi khi sử dụng trong một số trường hợp.” Ví dụ, chúng có thể sử dụng cơ chế này trong điều kiện thiếu oxy của ruột.
Các nhà nghiên cứu đã sàng lọc các vi khuẩn đột biến – những vi khuẩn thiếu gen hoặc có gen bị thay đổi – để xác định gen nào là cần cho vi khuẩn tạo ra điện. Các gen này sau đó mã hóa ra một số protein là chìa khóa của quá trình tạo ra điện. Vi khuẩn đường ruột có thể sinh ra điện
Họ phát hiện ra rằng hệ thống mà các vi khuẩn này sử dụng – một thứ tự các protein mang các electron ra khỏi vi khuẩn – đơn giản hơn rất nhiều so với các vi khuẩn sinh điện khác (như là khi chúng sống ở đáy hồ) sử dụng.
Hầu hết các hệ thống trước đó được phát hiện trên vi khuẩn gram âm, hoặc những tế bào với thành tế bào được tạo nên từ hai lớp tách biệt bên trong với môi trường. Các phân tích này trên vi khuẩn gram dương, tức là những tế bào chỉ có một lớp thành tế bào. “Điều này có nghĩa là có ít rào cản hơn” để cho các electron chạm được ra bên ngoài, Light nói với tờ Live Science. Vi khuẩn đường ruột có thể sinh ra điện
Nhưng ngay khi electron tiếp xúc với bên ngoài, vẫn không rõ là nó đi đâu. Vi khuẩn sinh điện ở những môi trường khác thường truyền các electron tới các ion khoáng như là sắt, man-gan trong môi trường. Trong thí nghiệm của nhóm nghiên cứu, các electron đã chạy tới điện cực. Còn trong ruột, có rất nhiều phân tử khác nhau, như là sắt, có thể có khả năng bám vào và nhận các electron, Light giải thích.
Họ cũng phát hiện rằng các vu khuẩn cần protein flavin để tồn tại. Flavin, một dạng khác của vitamin B2, tồn tại rất nhiều ở trong ruột. Các nhà nghiên cứu sau đó thấy rằng vi khuẩn không chỉ cần flavin để sống, mà hơn nữa flavin tự do trong môi trường xung quanh có thể tăng xường khả năng sinh điện của vi khuẩn.
Vi khuẩn sinh năng lượng
Ngay khi họ biết gen nào chịu trách nhiệm cho khả năng sinh điện, nhóm tiếp tục xác định hàm trăm vi sinh vật khác có thể sinh điện chỉ bằng những quá trình đơn giản – một số lượng lớn trong số đó thường chú trong ruột, trong khi các loài khác quan trọng trong quá trình lên men sữa chua hoặc men vi sinh.
Trong một tài liệu được công bố trên Nature cùng ngày hôm đó, các nhà vi sinh vật của Đại học Illinois là Laty Cahoon và Nancy Freitag, những người không liên quan đến nghiên cứu này, viết, “Thật là bất ngờ khi nhìn nhận rằng vi khuẩn có thể sống trong những môi trường tích điện cao như vậy trong ruột của chúng ta.” Kiến thức về lộ trình sinh điện năng mới này “có thể mang lại những cơ hội để thiết kế các công nghệ sản sinh nang lượng dựa vào vi khuẩn,” các nhà khoa học viết. Vi khuẩn đường ruột có thể sinh ra điện
Đã có những nỗ lực để tạo ra các tế bào năng lượng từ vi sinh vật, hay các pin mà dùng các vi khuẩn để tại ra điện sử dụng các chất hưu cơ, như là trong xử lý rác thải. Bởi vì quá trình mới này đơn giản hơn, có một cơ hội để cải thiện các công nghệ đó, nhưng vẫn còn quá sớm để nói chắc điều gì, Light nói
Cá nhân ông thì quan tâm hơn đến việc hiểu chính xác điều gì đang xảy ra trong ruột – các phân tử nào nhận electron từ vi khuẩn và quá trình này tác động như thế nào đến sự tồn tại của vi khuẩn.
Theo LiveScience
iceberg (dịch)
tapchisinhhoc.com
