肠道中的细菌产生电力

你的肚子里可能没有蝴蝶，但你的肠道肯定有火花。

根据周三(9月12日)在“ 自然 ”杂志上发表的一项新研究，一些常见的细菌或者已经在我们的肠道中发现的细菌可以产生电能。

加利福尼亚大学伯克利分校的微生物学家，资深作者丹尼尔波特诺伊说，发电或“产电”的细菌并不是什么新东西 - 它们可以在远离我们的地方找到，就像在湖底一样。

但到目前为止，科学家们并不知道在腐烂的植物或哺乳动物，特别是农场动物中发现的细菌也可以发电 - 而且更简单的方式，Portnoy说。

在实验室里，Portnoy和他的团队首先种植了一批单核细胞增生李斯特菌，这是一种我们经常吃的有时引起李斯特菌病感染的细菌。根据美国疾病控制和预防中心的数据，这种食物中毒通常对那些免疫系统较弱的人，孕妇(可能导致流产)，新生儿和老年人最危险。

通过将细菌置于电化学室中并用电线或电极捕获产生的电子，研究小组发现这些食源性细菌产生电流。

震惊为何?

一份声明说，有些细菌会产生电能，例如去除新陈代谢产生的电子，这有几个原因。但Portnoy说，主要目的是创造能量。

但是，加州大学伯克利分校的博士后研究员Sam Light表示，单核细胞增生李斯特菌还具有“产生能量的其他方式”，例如通过使用氧气。这种发电过程“可能是他们在某些条件下使用的备用系统”。例如，他们可以将其部署在肠道的低氧条件下。

研究人员筛选了突变的细菌 - 那些遗传或基因缺失的细菌 - 来确定哪些基因是细菌产生电能所必需的。这些基因反过来编码某些蛋白质，这些蛋白质是产生电力的关键。

他们发现，这些细菌使用的系统 - 一系列将细胞带出细菌的蛋白质 - 比其他电生菌(如生活在湖底)的系统使用要简单得多。

大多数其他先前的系统存在于革兰氏阴性细菌中，或者具有由两层分隔内部和环境的细胞壁的细胞壁。这些最近分析的细菌是革兰氏阳性的，这意味着它们的细胞壁只有一层。“这意味着只有一个障碍，”电子到达外面，Light告诉Live Science。

但是一旦电子到达外面，就不清楚它们的去向。其他地方的电生菌通常将电子转移到环境中的铁或锰等矿物质中。在研究小组的实验中，电子流入电极。Light说，在肠道中，许多不同的分子，如铁，可能会结合并接受电子。

他们还发现细菌需要黄素蛋白才能存活。黄素，一种维生素B2的变体，密集地填充肠道。研究人员后来发现细菌不仅需要黄素才能存活，而且周围环境中额外的自由浮动黄素可以增强细菌的电活动。

产生能量的细菌

一旦他们知道哪些基因负责发电，该团队进一步确定了数百种其他使用这种简单工艺发电的微生物 - 其中一些通常存在于肠道中，而其他微生物则在发酵酸奶或作为益生菌时非常重要。

在同一天发表在“自然”杂志上的评论中，没有参与这项研究的伊利诺伊大学微生物学家Laty Cahoon和Nancy Freitag写道：“系统认为微生物可能在我们的生活中生活充满活力，这令人震惊。肠“。研究人员写道，对这种新的发电途径的了解“可能为设计基于细菌的能量产生技术创造机会”。

已经在努力创造微生物燃料电池，或使用有机物质利用细菌发电的电池，如废物处理厂。Light说，因为这个新流程更简单，所以它有可能改进这种技术，但现在说太早了。

他个人更感兴趣的是准确了解肠道内发生了什么 - 哪些分子从细菌中接收电子以及这个过程如何影响细菌的存活。