وجد العلماء أن المئات من بكتيريا الأمعاء تعمل بالكهرباء

يكشف بحث جديد عن حقيقة مفاجئة حول أنواع عديدة من بكتيريا الأمعاء: يمكنها توليد الكهرباء.

وجدت دراسة حديثة أن مئات البكتيريا الموجودة في الأمعاء يمكن أن تولد الكهرباء.

البكتيريا الكهربية هي تلك التي تكون قادرة على إنتاج كمية معينة من الكهرباء.

لهذا السبب ، تبحث الأبحاث الجارية في طرق استخدام هذه الكائنات الدقيقة لتطوير أجهزة بديلة أكثر استدامة شبيهة بالبطاريات.

حتى الآن ، تم العثور على البكتيريا الكهربية في بيئات طبيعية محددة إلى حد ما ، مثل رواسب المسطحات المائية المختلفة.

عادة ما تكون هذه البيئات لاهوائية ، مما يعني أنها لا تحتوي على أكسجين حر. الآن ، ولأول مرة ، وجد باحثون من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي أن مئات البكتيريا المختلفة في أمعاء الإنسان هي أيضًا كهربائية.

وتشمل هذه أنواعًا عديدة من البكتيريا ، من مسببات الأمراض القادرة على التسبب في المرض ، إلى بكتيريا بروبيوتيك التي تعزز صحة الأمعاء. ومع ذلك ، تنتج بكتيريا الأمعاء الكهرباء باستخدام آلية مختلفة عن تلك التي تستخدمها البكتيريا الكهربية المعروفة في البيئات الأخرى.

أبلغ الباحثون - بقيادة البروفيسور دان بورتنوي - عن اكتشافهم المهم في ورقة دراسية تظهر في المجلة طبيعة سجية.

اكتشاف مذهل

أوضح البروفيسور بورتني وفريقه أن بعض خيوط البكتيريا المولدة للكهرباء التي حددوها الآن تشمل الليسترية المستوحدة (مسبب شائع في حالات الإسهال) ، المطثية الحاطمة (الذي يسبب الغرغرينا) ، و المكورات المعوية البرازية (مُمْرض يُكتسب أحيانًا أثناء الإقامة في المستشفى)

ومع ذلك ، فإن العديد من البكتيريا الأخرى المنتجة للكهرباء في الأمعاء تعتبر حميدة. لاحظ الباحثون أن بعضها عبارة عن بروبيوتيك ، في حين أن البعض الآخر ، مثل العصيات اللبنية السلالات تلعب دورًا في التخمير.

"حقيقة أن العديد من الحشرات التي تتفاعل مع البشر ، إما كمسببات للأمراض أو في البروبيوتيك أو في الكائنات الحية الدقيقة لدينا أو تشارك في تخمير المنتجات البشرية ، هي حشرات كهربائية - لم يتم تفويتها من قبل."

البروفيسور دان بورتنوي

ويضيف أن هذا "يمكن أن يخبرنا كثيرًا عن كيفية إصابة هذه البكتيريا بالعدوى أو مساعدتنا في الحصول على أمعاء صحية."

يتوقع العلماء أيضًا أن اكتشافهم غير المتوقع قد يكون مفيدًا أيضًا في المشاريع المستقبلية التي تهدف إلى إنشاء خلية وقود ميكروبية ، وهي استراتيجية مبتكرة لتوليد الطاقة المتجددة.

أوضح الباحثون أن البكتيريا تولد الكهرباء كجزء من عملية التمثيل الغذائي ، في عملية يقارنونها بالتنفس.

ومع ذلك ، في حين أن الكائنات الحية مثل النباتات والحيوانات ، التي تعيش في بيئات غنية بالأكسجين ، تستخدم الأكسجين لمساعدتها في عملية التمثيل الغذائي ، يجب أن تستخدم البكتيريا الموجودة في البيئات اللاهوائية عناصر كيميائية أخرى.

لذلك ، عادةً ما تستخدم البكتيريا الموجودة في قاع البحيرات معدنًا ، مثل الحديد أو المنغنيز ، أثناء عملية التمثيل الغذائي المعقدة ، وبالتالي توليد الكهرباء.

بكتيريا الأمعاء: كهربية لأنها "سهلة؟"

ومع ذلك ، يبدو أن البكتيريا الكهربية الموجودة في القناة الهضمية لديها عملية أبسط لتوليد الكهرباء ، وتستخدم مركبًا عضويًا يعرف باسم الفلافين ، وهو أحد مشتقات فيتامين ب -2.

يوضح سام لايت مؤلف الدراسة الأول: "يبدو أن بنية الخلية لهذه البكتيريا والمكانة البيئية الغنية بالفيتامينات التي تشغلها تجعل نقل الإلكترونات خارج الخلية أسهل بكثير وأكثر فعالية من حيث التكلفة".

"وهكذا ،" يقول ، "نعتقد أن البكتيريا المدروسة تقليديًا التي تتنفس المعادن تستخدم نقل الإلكترون خارج الخلية لأنها ضرورية للبقاء على قيد الحياة ، في حين أن هذه البكتيريا التي تم تحديدها حديثًا تستخدمها لأنها" سهلة ".

وبالتعاون مع خبراء من مختبر لورانس بيركلي الوطني بجامعة كاليفورنيا ، أجرى لايت وزملاؤه مزيدًا من الاختبارات لمعرفة مقدار الكهرباء التي تستطيع بكتيريا الأمعاء إنتاجها.

وجدوا أن بكتيريا الأمعاء تولد قدرًا من الكهرباء تقريبًا مثل البكتيريا الكهربية الأخرى: ما يصل إلى 100000 إلكترون في الثانية لكل خلية.

على وجه الخصوص ، فوجئوا بالعثور على ذلك اكتوباكيللوس - خصلة بكتيرية تلعب دورًا في التخمير وتستخدم لصنع الجبن والزبادي ومخلل الملفوف - لها خصائص كهربية.

الآن ، يتساءل لايت وزملاؤه عما إذا كانت هذه الخصائص ذات صلة على الإطلاق بالمذاق اكتوباكيللوس يخلق في المنتجات الغذائية التي يتم الحصول عليها من خلال التخمير.

ويخلص الضوء إلى أن "هذا جزء كبير من فسيولوجيا البكتيريا التي لم يدرك الناس وجودها ، ويمكن التلاعب بهذا الأمر."