数以百计的发电细菌包括致病益生菌和发酵细菌

虽然细菌发电已经在异国情调的环境中被发现,比如矿山和湖泊的底部,科学家已经错过了一个源离家更近的地方:人类的肠道。加州大学伯克利分校,科学家们发现一个共同diarrhea-causing细菌,单核细胞增多性李斯特氏菌,产生电力从已知电致细菌,使用一个完全不同的技术,数以百计的其他细菌物种使用相同的过程。

许多这些引发细菌的一部分人类肠道微生物,许多,比如错误导致食源性疾病李氏杆菌病,也可能导致流产,致病性。的细菌引起坏疽(perfringens梭状芽胞杆菌)和院内感染(粪肠球菌)和一些致病链球菌细菌也产生电能。其他电致细菌,如乳酸杆菌,在发酵酸奶是很重要的,很多都是益生菌。

“事实上,很多细菌与人类的相互作用,如病原体或益生菌或人类微生物群或参与发酵的产品,之前electrogenic-that已经错过了,”Dan Portnoy说,加州大学伯克利分校教授的分子和细胞生物学和植物和微生物生物学。“它可以告诉我们很多关于这些细菌感染和帮助我们有一个健康的肠道。”

目前发现将是一个好消息对于那些试图创造生活从微生物电池。这种“绿色”生物能量学技术,例如,从细菌发电废物处理厂。

研究将提前网上公布的9月12日10月4日印刷出版在《自然》杂志上。

呼吸金属

细菌发电出于同样的原因,我们呼吸的氧气:删除电子能源生产过程中产生的新陈代谢和支持。而动物和植物将其电子传输给氧的线粒体内每一个细胞,细菌在无氧的环境中——包括我们的肠道,而且酒精和奶酪发酵槽和酸性矿山——必须找到另一个电子受体。在地质环境中,经常被一种矿物,铁或锰,例如,在细胞外。在某种意义上,这些细菌铁或锰“呼吸”。

电子转移的细胞一种矿物需要一连串的特殊的化学反应,所谓的胞外电子传递链,电子作为一个很小的电流。一些科学家利用链使电池:坚持一个电极的瓶这些细菌可以发电。

新发现的细胞外的电子传递系统实际上是比已知传输链,简单,似乎被细菌只有在必要的时候,也许当氧含量很低。到目前为止,这个简单的电子传递链被发现与单个细菌细胞壁,微生物分类革兰氏阳性细菌——生活在一个环境有很多黄素、维生素B2的衍生品。

“看来,这些细菌的细胞结构和生态位,他们占领了富含维他命使它明显更容易也更成本有效的电子转移的细胞,”第一作者萨姆说光,博士后。“因此,我们认为传统研究mineral-respiring细菌是利用细胞外电子转移,因为它为生存是至关重要的,而这些新发现的细菌在使用它,因为它是容易的。”

看到健壮的这个系统,光与卡洛琳Ajo-Franklin从劳伦斯伯克利国家实验室,探索生活的微生物之间的相互作用和无机材料可能应用在碳捕捉和封存和bio-solar能源发电。

她用一个电极测量的电流流从细菌——500微安,确认它确实是电致。事实上,他们对尽可能多的电力——每秒约100000电子每个细胞——众所周知电致细菌。

光在乳酸菌尤其吸引了这个系统的存在,细菌的关键生产奶酪、酸奶和泡菜。也许,他认为,电子传递作用在奶酪和泡菜的味道。

“这是一个整体的重要组成部分生理细菌,人们没有意识到存在,可能会操纵,”他说。

光和Portnoy有更多关于如何以及为什么这些细菌开发这样一个独特的系统。简单,容易转移电子通过一个细胞壁而不是两个机会,利用无处不在的黄素分子摆脱electrons-appear启用这些细菌想办法在富氧和缺氧环境中生存下来。

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