В последние годы исследователи пытались уловить электрический ток, который бактерии генерируют в ходе собственного метаболизма. Однако до сих пор передача тока от бактерий к принимающему электроду была совершенно неэффективной. Теперь исследователи из таких институтов, как Лундский университет, добились немного более эффективной передачи электрического тока.
Одной из самых больших проблем общества является удовлетворение потребности в возобновляемой и устойчивой энергии. Растет интерес к одному потенциальному источнику энергии: бактериям.
«Мы забираем электроны из бактерии и переносим их на электрод. Это позволяет нам получать электрический ток от бактерий в режиме реального времени, пока они как бы едят», - объясняет Ло Гортон, профессор химии в Лундском университете в Швеции.
"Это исследование является прорывом в нашем понимании внеклеточного переноса электронов у бактерий", - говорит он.
Внеклеточный перенос электронов относится к току, который бактерии могут генерировать вне своей собственной клетки. Трудность при извлечении энергии состоит в том, чтобы произвести молекулу, которая сможет пройти через толстую клеточную стенку бактерии, чтобы более эффективно извлекать из нее электроны. В текущем исследовании ученые создали для этой цели искусственную молекулу, известную как окислительно-восстановительный полимер. Изучаемый тип бактерий представляет собой обычную кишечную бактерию, присутствующую как у животных, так и у людей, Enterococcus faecalis.
Результаты исследования ценны не только своим потенциалом в отношении будущей бактериальной электрической энергии; они также расширяют наше понимание того, как бактерии взаимодействуют с окружающей средой. Сами бактерии, вероятно, используют внеклеточный перенос электронов для связи как с другими бактериями, так и с молекулами.
Перенос электронов может иметь большое значение для того, как бактерии взаимодействуют с различными молекулами и друг с другом в нашей пищеварительной системе, а также для того, как природа функционирует в более широкой перспективе. Сегодня считается, что многие геологические процессы вызвано бактериями», - говорит Ло Гортон.
Понимание того, как бактерии функционируют и общаются, полезно во многих контекстах. Например, бактерии и другие микроорганизмы могут использоваться для производства биотоплива в так называемых микробных биотопливных элементах. Особый интерес в энергетическом контексте представляют фотосинтезирующие бактерии. Если они прикреплены к электроду, они могут генерировать электрическую энергию при воздействии света. Это было показано Ло Гортоном и его коллегами в предыдущих исследованиях.
Более глубокие знания о бактериях также важны с точки зрения потенциального использования их для очистки сточных вод, производства молекул, которые трудно синтезировать, или, например, для превращения углекислого газа в более полезную форму.