人體腸道細菌可以發(fā)電:主要目的是制造能量
據(jù)國外媒體報道,目前,科學家最新一項研究表明,人體腸道細菌能夠“發(fā)電”。該研究報告發(fā)表在近期出版的《自然》雜志上。研究報告合著作者、美國加州大學伯克利分校微生物學家丹尼爾·波特努瓦(Daniel Portnoy)稱,發(fā)電細菌并非一個新概念,在遠離人類生活的環(huán)境中可以找到,例如:湖泊底部。 但是之前科學家還不知道腐爛植物或者哺乳動物體內(nèi)的細菌能以一種更簡單的方式發(fā)電,尤其是農(nóng)場牲畜。在實驗室里,波特努瓦和研究小組首次培育了一批單核細胞增生李斯特菌,在日常飲食中,人們很容易吞入這種細菌,從而感染李斯特菌病。這種食物中毒對免疫系統(tǒng)低下、孕婦(可能導致流產(chǎn))、新生兒和老年人群最危險。 通過將單核細胞李斯特菌放置在電化室里,能用電線或者電極捕獲生成的電子,研究小組發(fā)現(xiàn)這些食源性細菌可以產(chǎn)生電流。 該發(fā)現(xiàn)為什么令人驚奇? 波特努瓦指出,為什么一些細菌產(chǎn)生電流存在幾個原因,例如:移除新陳代謝過程產(chǎn)生的電子,但最主要的目的是制造能量。 研究報告第一作者、加州大學伯克利分校博士后研究員薩姆·萊特(Sam Light)說:“但是單核細胞李斯特菌也有產(chǎn)生能量的其它方式,例如通過使用氧氣! 這種發(fā)電過程可能是“特定條件下使用的備用系統(tǒng)”,例如:它們可能在腸道低氧狀態(tài)下啟動發(fā)電功能。 研究人員篩選了突變細菌(那些基因缺失或者改變的細菌),從而確定哪些基因是細菌產(chǎn)生電能所必需的。這些基因反過來會編碼某些蛋白質(zhì),而這些蛋白質(zhì)是發(fā)電的關(guān)鍵因素。 他們發(fā)現(xiàn)這種細菌使用的發(fā)電系統(tǒng)(攜帶電子脫離細菌的一連串蛋白質(zhì)),比其它的電致細菌(例如生活在湖底的細菌)使用的發(fā)電系統(tǒng)更加簡單。 以前大多數(shù)發(fā)電系統(tǒng)都是在革蘭氏陰性菌中發(fā)現(xiàn)的,或者它們的細胞壁是由兩層構(gòu)成,從而使細菌內(nèi)部和外部環(huán)境隔離。研究人員最近分析的細菌呈革蘭氏陽性,意味著它們的細胞壁只有一層,電子向外釋放的障礙少了一層。 但是當電子抵達細菌外部,就不清楚電子會流向何處。其它致電細菌通常會將電子轉(zhuǎn)移到外部環(huán)境中的鐵或者錳等礦物質(zhì)。在研究小組的實驗中,電子會流入電極,腸道中許多不同分子,例如:鐵,可能會結(jié)合并接受電子。 同時,研究人員發(fā)現(xiàn)這些致電細菌需要黃素蛋白質(zhì)存活下來,黃素是維生素B2的一種變體,在腸道中大量存在。研究人員后來發(fā)現(xiàn)這種細菌不僅需要黃素才能存活,而且周圍環(huán)境中自由漂浮的黃素可以增強細菌的發(fā)電活性。 發(fā)電細菌 |