Bacteria care generează electricitate și aplicațiile ei în viitor

Redactor specializat
Biochimist, psihoterapeut, formare nutriție și terapii complementare
Studii: Facultatea de Biologie și Masterul în Biochimie.
Alte formări: cursuri acreditate de Lucrător Social, Manager proiect și Antreprenoriat, Hipnoză Clinică, Relaxare și Terapie Ericksoniană.


Te-ai gândit vreodată că o bacterie poate „respira” electric? Când spui respirație, te duci automat cu gândul la oxigen, nu? Ei bine, cercetările recente demonstrează că unele bacterii au făcut un pas (sau electron!) înainte: se hrănesc și generează energie… în afara celulelor, cu ajutorul electricității!

Ce este respirația extracelulară

Termenul de respirație extracelulară descrie abilitatea bacteriilor de a disipa electronii rezultați din metabolism – nu în interiorul celulei spre oxigen, ci către structuri externe, cum ar fi suprafețe conductoare sau minerale precum fierul ori manganul. Astfel, aceste bacterii acționează ca niște baterii vii.

Descoperirea revoluționară de la Rice University

Cercetătorii de la Rice University au descoperit că unele bacterii, precum E. coli, pot utiliza compuși naturali numiți naftochinone pentru a transfera electronii din interior către exteriorul celulelor.

„Naftochinonele acționează ca mesageri moleculari, transportând electronii afară din celulă ca să permită bacteriilor să descompună hrana și să genereze energie”, a explicat Biki Bapi Kundu, doctorand la Rice și autorul principal al studiului.

Aceste molecule mici funcționează ca un cablu electric care leagă bacteriile de minerale sau alte suprafețe conductoare din mediu. Acest lucru le permite să respire electric.

La rândul său, profesoara Caroline Ajo-Franklin, care a condus cercetarea, a declarat: „Cercetarea noastră nu doar că rezolvă un mister științific vechi, dar indică și o nouă strategie de supraviețuire în natură, care ar putea fi mai răspândită decât ne imaginam.”

De ce contează această descoperire despre respirația extracelulară

Aceste bacterii „electrice” erau cunoscute în mediile științifice, însă mecanismul molecular era necunoscut. Acum știm cum funcționează, deci putem optimiza aplicații precum celule de biocombustibil sau senzori durabili. Mai mult, ele nu au nevoie de oxigen. Pot supraviețui și în absența lui – pe fundul mărilor adânci sau chiar în intestinele tale. Așadar, dacă pe Pământ există bacterii care supraviețuiesc fără oxigen, forme de viață asemănătoare ar putea exista pe alte planete sau în mediile extreme de pe Terra.

    Exemple de bacterii „electrice”

    • Geobacter și Shewanella sunt genuri clasice, studiate de decenii, care folosesc nanofire sau citocromi pentru transferuri externe. De exemplu, Geobacter sulfurreducens produce biofilme conductive ce acționează ca un conductor electric real.
    • Studii genomice recente arată că E. coli poate realiza același proces
    respirația extracelulară

    Ce implicații are respirația extracelulară în viața reală

    Imaginează-ți bacteriile ca niște minifurnale vii: consumă glucoză, generează electroni… și apoi îi descarcă pe un material solid – stând conectate electric la acesta! În medii umede sau în biofilme, electronii pot circula prin structuri numite nanowires. Asta transformă bacteriile în… mini-generatoare electrice naturale.

    Implicații practice

    • Microbial Fuel Cells (MFC): se dezvoltă baterii biologice care transformă deșeuri organice în electricitate. Geobacter sau Shewanella sunt deja folosite în tratarea apelor uzate.
    • Biosenzori ecologici: bacteriile „aparate” electric pot monitoriza substanțe toxice, raportează scăderi de oxigen etc.
    • Bioremediere: pot neutraliza metale grele folosind respirația extracelulară – Geobacter a fost testat în contaminarea cu uraniu.

    Care sunt direcțiile în continuare

    Cercetători de la Rice spun că procesul tocmai a fost descoperit – mecanismul folosirii naftochinonelor – dar probabil e doar vârful aisbergului. Multe bacterii necunoscute ar putea respira electric în feluri variate.

    Deci, când citești bacteria care respiră, poți conștientiza că respirația nu înseamnă întotdeauna oxigen – poate însemna și transfer de electroni în exterior. Iar respirația extracelulară? Este nu doar fascinantă, ci și transformatoare pentru viitorul tehnologiilor verzi. Peste câțiva ani, ai putea încărca telefonul cu… bacteriile din grădina ta!

    Surse: