Кишечные бактерии могут создавать электрический ток, согласно новому исследованию Лундского университета в Швеции. Результаты ценны для разработки лекарств, а также, например, для производства биоэнергии.
Уже известно, что бактерии могут создавать электрический ток вне своей собственной клетки, известный как внеклеточный транспорт электронов. Это было продемонстрировано и подробно проанализировано на некоторых бактериях, специализирующихся на метаболизме солей металлов.
Группа исследователей изучила внеклеточный транспорт электронов у совершенно другого типа бактерий - молочнокислых бактерий Enterococcus faecalis, которые можно обнаружить в желудочно-кишечном тракте как человека, так и животных.
В ходе исследования ученые выяснили, что требуется для переноса электронов от бактерии к электроду. Результаты их экспериментов показывают, что энтерококки, помещенные на электрод, могут вызывать электрический ток, создаваемый метаболизмом клетки. Электроны высвобождаются, когда бактерия расщепляет сахар внутри своей клетки. Фактическая передача электронов на электрод происходит с помощью так называемых молекул хинона внутри клеточной мембраны.
«Молочнокислые бактерии и многие другие бактерии, вероятно, способны выполнять электрохимические процессы», - говорит Ларс Хедерштедт, профессор микробиологии Лундского университета.
Результаты исследования также показывают, что бактерия в естественной среде, то есть вместе с другими бактериями и грибами, может обладать свойствами, которых у нее нет в других условиях. Что происходит, так это то, что два или более типов микроорганизмов переплетают свои метаболические способности, чтобы способствовать росту одного или обоих организмов. Согласно исследованию, эта форма сотрудничества между микроорганизмами, известная как синтрофия, может быть связана с переносом электронов между вовлеченными сторонами.
"Синтрофия обеспечивает метаболическую способность, которой клетки не имеют сами по себе. Например, определенное химическое соединение может быть эффективно расщеплено в природе только тогда, когда два разных типа бактерий встречаются вместе, а не по отдельности", говорит Ларс Хедерштедт.
Это явление представляет медицинский интерес, поскольку энтерококки обычно обнаруживаются в кишечнике как человека, так и животных. Некоторые виды, такие как Enterococcus faecalis, вызывают инфекции, которые иногда трудно лечить антибиотиками. Кроме того, метаболизм энтерококков связан с возникновением некоторых видов рака толстой кишки.
Исследование представляет интерес и в других областях. Детальные знания о переносе электронов между бактериями и электродами важны для разработки и улучшения микробных электрохимических систем. Эти системы имеют множество областей применения помимо разработки лекарств, например, топливные элементы в производстве биоэнергии, очистные сооружения и биосенсоры.
"Мы считаем, что наши результаты стимулируют дальнейшие исследования сред со сложным составом организмов", - заключает Ларс Хедерштедт.