Miközben az emberek és a legtöbb élőlény oxigént használ az energia előállításához, egyes baktériumok más utat járnak: ahelyett, hogy oxigént lélegeznének be, elektronokat adnak le a környezetükbe.
Ez a különleges légzési mód olyan környezetben is lehetővé teszi a túlélést, ahol nincs jelen oxigén, például mélytengeri hőforrások közelében vagy az emberi bélrendszerben.
A Rice Egyetem kutatócsoportja, Caroline Ajo-Franklin biotudós vezetésével azt vizsgálta, hogyan juttatják ki ezek a mikrobák az elektronokat a sejten kívülre. A jelenség alapja az úgynevezett extracelluláris elektrontranszfer (EET), melynek során a baktériumok vezető felületekre juttatják az elektronokat – írta meg az Interesting Engineering.
Az ilyen baktériumok valóban képesek voltak növekedni és elektromosságot előállítani, ha megfelelő anyagra helyezték őket. (Fotó: Pixabay)
A kutatás egyik kulcstalálata, hogy a baktériumok természetben előforduló naftokinonokat (például a 2-hidroxi-1,4-naftokinont) használnak arra, hogy elektronokat szállítsanak a sejt belsejéből kifelé. Ezek a molekulák gyakorlatilag futárként működnek, lehetővé téve, hogy a sejtek egyfajta „áramlégzést” folytassanak.
„A naftokinonok molekuláris futárként működnek, elektronokat szállítanak ki a sejtből, hogy a baktériumok lebontsák a táplálékot és energiát termeljenek” – magyarázta Biki Bapi Kundu, a kutatás első szerzője.
A kutatók nemcsak elméletben dolgozták ki a mechanizmust, hanem számítógépes szimulációkkal is modellezték, hogyan viselkednek ezek a baktériumok oxigénmentes, de vezető felületekben gazdag környezetben.
Az eredmények szerint a mikrobák képesek voltak fenntartani magukat, sőt, elektromos áramot is termeltek, gyakorlatilag a vezető felületen „lélegezve”.
Laboratóriumi körülmények között is sikerült megfigyelni, hogy az ilyen baktériumok valóban képesek voltak növekedni és elektromosságot előállítani, ha megfelelő anyagra helyezték őket. A kutatók szerint ez a képesség hosszú távon kulcsfontosságú lehet például szennyvíztisztító rendszerekben vagy bioelektromos gyártásban.
Caroline Ajo-Franklin szerint a felfedezés messze túlmutat a tudományos kíváncsiságon. Mint mondta:
„A munka megalapozza a szén-dioxid hasznosítását a megújuló villamos energia révén, ahol a baktériumok a növényekhez hasonlóan működnek a napfénnyel a fotoszintézis során. Ez megnyitja az utat az intelligensebb, fenntarthatóbb technológiák építése előtt, amelyek középpontjában a biológia áll.”
A kutatás tehát nemcsak egy új típusú energiahordozót tár fel, hanem megnyithatja az utat egy olyan jövő felé is, ahol az élő rendszerek szerves részét képezik az energiatermelésnek és -tárolásnak.
Kiemelt kép: Pixabay
Devenyi Dalma
