Bacteriile care produc electricitate, transformate în “biobaterii”

În cadrul unui important pas în direcţia obţinerii ‘biobateriilor’ viitorului, un nou studiu dezvăluie modul în care un anumit tip de bacterii produc electricitate atunci când proteine din membrana lor celulară intră în contact cu anumite minerale, conform LiveScience.com.

Microbiologii cunosc de mai multă vreme faptul că o familie de bacterii marine denumite Shewanella oneidensis, care se găsesc în sedimentele de la mari adâncimi, pot genera electricitate atunci când sunt expuse la contactul cu metale grele, aşa cum ar fi fierul sau manganul.

Într-un studiu, publicat în numărul din 25 martie al revistei Proceedings of the National Academy of Sciences, oamenii de ştiinţă demonstrează că aceste proteine pot transporta electroni dintr-o parte în alta a membranei celulare cu o rată suficient de rapidă pentru a produce energia de care are nevoie bacteria pentru a supravieţui.

La fel cum oamenii respiră oxigen şi folosesc acest gaz pentru a genera energie, bacteria Shewanella poate folosi minerale precum oxidul de fier pentru a respira, explică unul dintre coautorii studiului, Liang Shi, microbiolog la Pacific Northwest National Laboratory din Richland, Washington. Aceste bacterii produc curent electric prin transportul electronilor dintr-o parte în alta a membranei celulare, ‘însă modul în care se produce acest transfer de electroni între bacterie şi minerale nu este încă înţeles pe deplin’, conform lui Liang Shi.

Există două modalităţi în care acest transfer de electroni se poate produce: proteinele din membrana celulară pot transfera electroni direct prin contactul cu suprafaţa mineralelor, sau proteinele pot folosi alte molecule pentru a intermedia transferul de electroni dintr-o parte în alta a membranei celulare.

Pentru a demonstra cum proteinele din membrana celulară a acestor bacterii produc electricitate, cercetătorii au creat o bulă din molecule grase conţinând acest tip de proteine, structură ce imită membrana celulară a bacteriei. Studiul acestor structuri artificiale este mult mai uşor decât studiul direct al acestor celule bacteriene care sunt îngrămădite pe alte structuri, conform lui Shi. Experimentele au fost derulate într-un mediu lipsit de oxigen, pentru că oxigenul poate intra în diferite procese chimice.

Aceste structuri în formă de bule conţineau în interior un electron donor şi au fost expuse la exterior unui mineral care conţine fier. Cercetătorii au măsurat apoi viteza schimbului de electroni ce avea loc prin membrana celulară – iar această viteză a fost suficient de mare pentru a susţine ipoteza că bacteriile folosesc acest mecanism pentru a-şi crea propria electricitate în mediul natural.

‘Studiul nostru indică faptul că aceste proteine pot ‘atinge’ direct suprafaţa mineralului şi pot produce un curent electric, ceea ce înseamnă că este posibil ca aceste bacterii să se aşeze pe suprafaţa unui metal sau mineral şi să transfere electricitate prin membrana lor celulară’, explică şi coordonatorul acestui studiu, Tom Clarke, biolog la University of East Anglia, Marea Britanie.

Descifrarea modului de viaţă al acestor bacterii îi poate ajuta pe oamenii de ştiinţă să dezvolte sisteme de biobaterii care ar putea înmagazina energie prin senzori în medii izolate, inaccesibile, spre exemplu. De asemenea, prin introducerea de energie în aceste bacterii ar putea fi produse substanţe folositoare în diferite domenii.